物體受力分析(1)

1、1第第1 1章章 結構計算簡圖結構計算簡圖 物體受力分析物體受力分析第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析2一、幾個概念一、幾個概念非自由體非自由體組成結構的各單獨部分組成結構的各單獨部分。第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力物體可分為兩類物體可分為兩類自由體自由體和和非自由體非自由體。自由體自由體可以自由位移可以自由位移,不受任何其他物體的限制。不受任何其他物體的限制。約束約束 限制非自由體位移的其他物體。限制非自由體位移的其他物體。約束力約束力 約束對非自由體的作用力。約束對非自由體的作用力。注意：約束力的方向總

2、是與它所限制的位移方向相反。注意：約束力的方向總是與它所限制的位移方向相反。3二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力1. 柔索約束柔索約束 柔索約束由軟繩、鏈條等構成。柔索約束由軟繩、鏈條等構成。約束力特點約束力特點: : 。AWFTWFTAFTB4二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力2. 光滑面約束光滑面約束 兩物體光滑的接觸，即它們之間的摩擦力可以忽略。兩物體光滑的接觸，即它們之間的摩擦力可以忽略。A光滑面的約束力光滑面的約束力通過接觸點，方向沿接觸面的公法線并指向被約束的物體。通過接觸點，方向沿接觸面的公法線并指向

3、被約束的物體。FNAA切面切面公法線公法線CABFNAFNBFNAFNC905BAC二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力3. 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束 是連接兩個構件的常見約束。是連接兩個構件的常見約束。光滑鉸鏈的約束一般用兩個相互垂直的力表示！光滑鉸鏈的約束一般用兩個相互垂直的力表示！簡化簡化鉸鉸6二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力4. 鉸支座鉸支座 有固定鉸支座和滾動鉸支座兩種。有固定鉸支座和滾動鉸支座兩種。簡化簡化（1 1）固定鉸支座）固定鉸支座構件構件銷釘銷釘支座支座構件構件固定鉸支座固定鉸支座約束力約束力:

4、 :AFAxFAy計算簡圖計算簡圖: :AA或或A7二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力（2 2）滾動鉸支座）滾動鉸支座構件構件簡化簡化構件構件滾動鉸支座滾動鉸支座約束力約束力: :AFAy計算簡圖計算簡圖: :A或或AAAFAy或或8二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力工程上常見的簡支梁工程上常見的簡支梁 由固定鉸支座和滾動鉸支座固定在地面上由固定鉸支座和滾動鉸支座固定在地面上FAxFAyABFByF9二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力5.5.鏈桿約束鏈桿約束 鏈桿鏈桿（又稱（

5、又稱二力桿二力桿）是兩端用光滑鉸鏈與其）是兩端用光滑鉸鏈與其他物體連接他物體連接, ,不計自重且中間不受力作用的桿件。不計自重且中間不受力作用的桿件。ABABFNBAFN鏈桿對它所約束的物體的約束力必定沿著兩鉸鏈中心的連線作用在物體上。鏈桿對它所約束的物體的約束力必定沿著兩鉸鏈中心的連線作用在物體上。10二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力5.5.鏈桿約束鏈桿約束 例題例題1 1：分析圖示結構各組成部分，有二力桿嗎？：分析圖示結構各組成部分，有二力桿嗎？ 構件構件BC固定鉸支座固定鉸支座構件構件AD鉸鏈鉸鏈BC是是二力桿二力桿 A鏈桿可以作支座，性質如滾動

6、鉸支座。鏈桿可以作支座，性質如滾動鉸支座。 FAy11二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力6.6.固定端約束（固定支座）固定端約束（固定支座）12二、常見的幾種約束二、常見的幾種約束第一節(jié)第一節(jié) 約束與約束力約束與約束力7. 7. 定向支座定向支座允許桿端沿與鏈桿垂直的方向移動允許桿端沿與鏈桿垂直的方向移動, ,限制了沿鏈桿方向的移動限制了沿鏈桿方向的移動, ,也限制了轉動。也限制了轉動。定向支座的約束力是一個沿鏈桿方向的力定向支座的約束力是一個沿鏈桿方向的力 FAy 和一個力偶和一個力偶 MA；注意：注意：力力 FAY 和力偶和力偶 MA 的方向都是假定

7、的。的方向都是假定的。13一、結構計算簡圖一、結構計算簡圖第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖1. 1. 支座簡化示例支座簡化示例一個能代替真實結構且反映結構主要工作特性的簡化模型。一個能代替真實結構且反映結構主要工作特性的簡化模型。簡化簡化固定支座A固定鉸支座14一、結構計算簡圖一、結構計算簡圖第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖2. 2. 結點簡化示例結點簡化示例常見的三種結點形式：構件的結點。構件的結點。鉸結點上的各桿件用鉸鏈相連接。剛結點上的各桿件剛性連接。鉸鏈連接，另一些桿件剛性連接。絞結點絞結點剛結點剛結點組合結點組合結點（c）絞結點上的鉸鏈稱為全絞絞結點上的鉸鏈稱為全絞組合結

8、點上的鉸鏈稱為半絞組合結點上的鉸鏈稱為半絞15一、結構計算簡圖一、結構計算簡圖第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖3. 3. 計算簡圖示例計算簡圖示例結構的計算簡圖用結構的輪廓草圖表示，不需精確畫圖。簡化簡化簡化簡化16二、平面桿系結構的分類二、平面桿系結構的分類第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖1.1.梁梁單跨梁單跨梁多跨梁多跨梁17二、平面桿系結構的分類二、平面桿系結構的分類第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖2.2.拱拱三絞拱三絞拱無絞拱無絞拱18二、平面桿系結構的分類二、平面桿系結構的分類第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖2.2.拱拱密蘇里州圣路易斯拱形門密蘇里州圣路易斯拱

9、形門 中國古代趙州橋中國古代趙州橋19二、平面桿系結構的分類二、平面桿系結構的分類第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖3.3.剛架剛架由梁和柱組成的結構由梁和柱組成的結構單層剛架單層剛架多層剛架多層剛架排架排架又稱又稱鉸結剛架鉸結剛架或或鉸結排架鉸結排架20二、平面桿系結構的分類二、平面桿系結構的分類第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖4.4.桁桁架架由若干直桿用鉸鏈連接組成的結構由若干直桿用鉸鏈連接組成的結構圖1圖221二、平面桿系結構的分類二、平面桿系結構的分類第二節(jié)第二節(jié) 結構計算簡圖結構計算簡圖5.5.組合結構組合結構由桁架和梁或剛架組合在一起形成的結構由桁架和梁或剛架組合在一起形

10、成的結構, 其中含有組合結點。其中含有組合結點。22第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析例題例題2 2： 起吊架由桿件起吊架由桿件 AB 和和 CD 組成組成,起吊重物的重量為起吊重物的重量為W。不計桿件自重不計桿件自重,作桿件作桿件 A B 的受力圖。的受力圖。解：解：一、幾個概念：一、幾個概念：1.1.物體系統(tǒng)物體系統(tǒng)若干構件通過某種連接方式組成機構或結構若干構件通過某種連接方式組成機構或結構, , 用以傳遞運動或承受荷載。用以傳遞運動或承受荷載。2.2.分離體分離體所要研究的物體單獨分離出來所要研究的物體單獨分離出來, ,畫出其簡圖。畫出其簡圖。3.3.內力內力 分離體內各構件之間相互

11、作用的力。分離體內各構件之間相互作用的力。4.4.外力外力 分離體以外的物體對分離體作用的力。分離體以外的物體對分離體作用的力。23第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析分析作用在分離體上的全部主動力和約束力，畫出分離體的受力簡圖。分析作用在分離體上的全部主動力和約束力，畫出分離體的受力簡圖。作圖步驟：作圖步驟：二、受力圖二、受力圖24第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析例題例題3: ABECDFW 重為重為 W 的直桿的直桿AB 擱在臺階上擱在臺階上 , , 與地面上與地面上 A 、D 兩點接觸兩點接觸 ，在，在E點點應繩索應繩索 E F 與墻壁相連。如圖所示與墻壁相連。如圖所示 , ,

12、略去摩擦。試作直桿的受力圖。略去摩擦。試作直桿的受力圖。25第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析例題例題3: 解解: : 取桿取桿AB 為研究對象。為研究對象。EF為柔繩約束為柔繩約束,約束力為約束力為FTEA為光滑面約束，公法線為光滑面約束，公法線垂直于地面，約束力為垂直于地面，約束力為FNA。D為光滑面約束為光滑面約束，公，公法線垂直于法線垂直于直桿表面直桿表面, ,約束力為約束力為FNDABECDFWFTEFNAFND26第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析例題例題4: 畫出多跨梁畫出多跨梁 ACD 中中 AC 和和 CD 部分及整體的受力圖。部分及整體的受力圖。FADBCDCFDy

13、FAy解解: : 取整體為研究對象。取整體為研究對象。FDyFByFAx取取 AC 為研究對象。為研究對象。FABCFAyFAxFByFCyFCx取取 CD 為研究對象。為研究對象。CxFCyF27A第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析例題例題5: 解:(1)取整體為研究對象。 圖示系統(tǒng)中,物體K 重W,其他各構件不計自重。分別取(1)整體;(2) AB 桿;(3)BE 桿;(4)CD 桿、輪C、繩及物體K 所組成的系統(tǒng)為分離體,作出四個分離體的受力圖。FAyFAxMA(2)取AB為研究對象。FAyFAxMAADBFDyFDxFByFBx(3)取BE為研究對象。作用與反作用力作用與反作用力28DA第三節(jié)第三節(jié) 物體受力分析物體受力分析例題例