建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)-1建筑力學(xué)課件

1、建 筑 力 學(xué)解決建筑中的力學(xué)問題建筑力學(xué)主講教師：王 蕊9/13/20221課件緒 論9/13/20222課件 建筑力學(xué)的任務(wù)：研究和分析作用在結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）上力與平衡的關(guān)系，結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）有內(nèi)力、應(yīng)力、變形的計(jì)算方法以及構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定條件，為保證結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理提供計(jì)算理論依據(jù)。9/13/20223課件建筑力學(xué)的研究對(duì)象 結(jié)構(gòu)：是建筑物或構(gòu)筑物中承受外部作用的骨架?？赡艹霈F(xiàn)的外部作用包括荷載作用(恒載、活載、風(fēng)載、水壓力、土壓力等)、變形作用(地基不均沉降、材料脹縮變形、溫度變化引起的變形、地震引起的地面變形等)、環(huán)境作用(陽光、風(fēng)化、環(huán)境污染引起的腐蝕、火災(zāi)等)。

2、9/13/20224課件建筑力學(xué)的研究對(duì)象是結(jié)構(gòu)。 9/13/20225課件 土木工程是力學(xué)最重要的發(fā)展源泉和應(yīng)用園地之一，力學(xué)是土木工程重要的理論基礎(chǔ)。人類早就會(huì)建造房屋了，直到掌握了豐富的力學(xué)知識(shí)以后，各種各樣的摩天大樓、跨海大橋、特大跨度的公共建筑、水下隧道、高速公路才得以建成。9/13/20226課件 力學(xué)的分支學(xué)：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、板殼力學(xué)、彈性力學(xué)、彈塑性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、流體力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、量子力學(xué)等。 “建筑力學(xué)”的內(nèi)容只是力學(xué)中最基本的應(yīng)用廣泛的部分。它將靜力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)三門課程的主要內(nèi)容貫通融合成為一體。 9/13/20

3、227課件考 核平常成績 20%考試成績 80%9/13/20228課件第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)力(Force)是物體間相互的機(jī)械作用 力對(duì)物體作用效應(yīng)(Effect of an action )： 一是使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，叫做力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)或外效應(yīng)。 二是使物體的形狀發(fā)生改變，叫做力的變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)。力的定義0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/20229課件力的大小 、力的方向 、力的作用點(diǎn) 。力的圖示法力的三要素：力具有

4、大小和方向，所以說力是矢量(vector )?？梢杂靡粠Ъ^的直線段將力的三要素表示出來，如圖1.1所示。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202210課件力的單位 力的國際單位是牛頓(N)或千牛頓（kN）。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)力系的定義 作用于同一個(gè)物體上的一組力。 0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)

5、算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202211課件等效力系 (Equivalent force system ) 指兩個(gè)力(系)對(duì)物體的作用效果完全相同。平衡力系(Equilibrium force system ) 力系作用下使物體平衡的力系。合力與分力若一個(gè)力與一個(gè)力系等效。則這個(gè)力稱為該力系的合力，而力系中的各個(gè)力稱為該合力的一個(gè)分力。第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/20

6、2212課件剛體(Rigid body ) 在任何外力的作用下，大小和形狀始終保持不變的物體。例如: 橋梁在車輛、人群等荷載作用下的最大豎直變形一般不超過橋梁跨度的1/7001/900。物體的微小變形對(duì)于研究物體的平衡問題影響很小，因而可以將物體視為不變形的理想物體剛體第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202213課件力在坐標(biāo)軸上的投影 已知合力求分力公式：已知分力求合力公式：第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1

7、力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202214課件例1.1 試求圖1.3中各力在軸上的投影，投影的正負(fù)號(hào)按規(guī)定觀察判定。第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202215課件例1.1題解：第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸

8、向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202216課件第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)例1.1題解：0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202217課件二力平衡公理 作用在同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要和充分條件是，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)（幾個(gè)公理和定理）0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2

9、力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202218課件 上述的二力平衡公理對(duì)于剛體是充分的也是必要的，而對(duì)于變形體只是必要的，而不是充分的。如圖1.5所示的繩索的兩端若受到一對(duì)大小相等、方向相反的拉力作用可以平衡，但若是壓力就不能平衡。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/

10、202219課件 受二力作用而處于平衡的桿件或構(gòu)件稱為二力桿件（簡(jiǎn)稱為二力桿）或二力構(gòu)件。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202220課件力的平行四邊形法則 (Parallelogram of forces ) 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為仍作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力，合力的大小和方向由以原來的兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線矢量來表示。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3

11、 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202221課件三力平衡匯交定理 一剛體受共面不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三力的作用線必匯交于一點(diǎn)。第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)作用與反作用定律 兩個(gè)相互作用物體之間的作用力與反作用力大小相等，方向相反，沿同一直線且分別作用在這兩個(gè)物體上。0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/

12、202222課件 任何建筑物在施工過程中以及建成后的使用過程中，都要受到各種各樣的作用，這種作用造成建筑物整體或局部發(fā)生變形、位移甚至破壞。例如，建筑物各部分的自重、人和設(shè)備的重力、風(fēng)力、地震，溫度變化等等。其中建筑物的自重、人和設(shè)備的重力、風(fēng)力等作用稱為直接作用，在工程上稱為荷載(Load )；而地震，溫度變化等作用稱為間接作用。工程中，有時(shí)不嚴(yán)格區(qū)分直接作用或間接作用，對(duì)引起建筑物變形、位移甚至破壞的作用一概稱之為荷載。第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13

13、位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202223課件 在工程中，作用在結(jié)構(gòu)上的荷載是多種多樣的。為了便于力學(xué)分析，需要從不同的角度，將它們進(jìn)行分類。1、荷載按其作用時(shí)間的長短分為 永久荷載(Dead load )、可變荷載(Imposed load) 和偶然荷載。3、荷載按作用位置是否變化分為 移動(dòng)荷載和固定荷載。2、荷載按作用在結(jié)構(gòu)上的性質(zhì)分為 靜力荷載(Steady load)和動(dòng)力荷載(Dynamic load) 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)荷載的分類0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11

14、位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202224課件4、荷載按其作用在結(jié)構(gòu)上的分布情況分為 分布荷載(Uniform load )和 集中荷載(Concentrated load )。集中荷載 分布范圍很小，可近似認(rèn)為作用在一點(diǎn)的荷載；線分布荷載 沿直線或曲線分布的荷載（單位：KN/m）；面分布荷載 沿平面或曲面分布的荷載（單位：KN/m2）；體分布荷載 沿物體內(nèi)各點(diǎn)分布的荷載（單位：KN/m3）。第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12

15、力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202225課件 工程中，荷載的分布情況往往比較復(fù)雜，在很多情況下，都可簡(jiǎn)化為沿直線和平面均勻分布的荷載進(jìn)行分析計(jì)算。分布荷載 (Uniform load ) 的合力計(jì)算 分布荷載的合力作用在分布區(qū)域的中心，指向不變，其大小等于分布集度 的大小q乘以分布范圍。第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202226課件約束反力位于約束與被約束物體的連接或接觸處，

16、其方向必與該約束所能阻礙物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。運(yùn)用這個(gè)準(zhǔn)則，可確定約束反力的方向和作用點(diǎn)的位置。 約束與約束反力第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ) 限制物體運(yùn)動(dòng)的物體稱為約束物體，簡(jiǎn)稱約束(Support )。約束必然對(duì)被約束物體有力的作用，以阻礙被約束物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。這種力稱為約束反力(Reaction )，簡(jiǎn)稱反力。0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202227課件第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ) 工程上將結(jié)構(gòu)或構(gòu)件連接在支承物上的裝置，稱為支座

17、。在工程上常常通過支座將構(gòu)件支承在基礎(chǔ)或另一靜止的構(gòu)件上。支座對(duì)構(gòu)件就是一種約束。支座對(duì)它所支承的構(gòu)件的約束反力也叫支座反力。支座的構(gòu)造是多種多樣的，其具體情況也是比較復(fù)雜的，只有加以簡(jiǎn)化，歸納成幾個(gè)類型，才便于分析計(jì)算。 建筑結(jié)構(gòu)的支座通常分為固定鉸支座，可動(dòng)鉸支座，和固定(端)支座三類。 0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202228課件 圖1.18(a)是固定鉸支座的示意圖。構(gòu)件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接，構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任

18、何方向的移動(dòng)，但可以繞銷釘轉(zhuǎn)動(dòng)，可見固定鉸支座的約束反力與圓柱鉸鏈約束相同，即約束反力一定作用于接觸點(diǎn)，通過銷釘中心，方向未定。固定鉸支座的簡(jiǎn)圖如圖1.18(b)所示。約束反力如圖1.18(c)所示，可以用FRA和一未知方向角表示，也可以用一個(gè)水平力FXA和垂直力FYA表示。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)1固定鉸支座0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202229課件 圖l.20(a)是可動(dòng)鉸支座的示意圖。構(gòu)件與支座用銷釘連接，而支座可沿

19、支承面移動(dòng)，這種約束，只能約束構(gòu)件沿垂直于支承面方向的移動(dòng)，而不能阻止構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)和沿支承面方向的移動(dòng)。所以，它的約束反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通過銷釘?shù)闹行模怪庇谥С忻?，方向可能指向?gòu)件，也可能背離構(gòu)件，視主動(dòng)力情況而定。這種支座的簡(jiǎn)圖如1.20(b)所示，約束反力如圖1.20(c)所示。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)2可動(dòng)鉸支座0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202230課件第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒

20、論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202231課件 整澆鋼筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墻中，一端懸空如圖1.22(a)，這樣的支座叫固定端支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移動(dòng)，也不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以固定端支座除產(chǎn)生水平和豎直方向的約束反力外，還有一個(gè)約束反力偶(力偶將在第三章討論)。這種支座簡(jiǎn)圖如圖1. 22(b)所示，其支座反力表示如圖1.22(c)所示。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)3固定端支座0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力

21、系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202232課件第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)研究力學(xué)問題，首先要了解物體的受力狀態(tài)，即對(duì)物體進(jìn)行受力分析，反映物體受力狀態(tài)的圖稱為受力圖。受力圖繪制步驟：1. 取分離體； 2. 畫已知力； 3. 畫約束反力。0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202233課件例1.2 重量為的小球，

22、按圖1.23(a)所示放置，試畫出小球的受力圖。解 (1) 根據(jù)題意取小球?yàn)檠芯繉?duì)象。(2) 畫出主動(dòng)力：主動(dòng)力為小球所受重力。(3) 畫出約束反力：約束反力為繩子的約束反力以及光滑面的約束反力。小球的受力圖如圖1.23(b)所示。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202234課件例 1.3 畫圖（a）所示結(jié)構(gòu)ACDB的受力圖。解：(1) 取結(jié)構(gòu)ACDB為研究對(duì)象。(2) 畫出主動(dòng)力：主動(dòng)力為FP。(3)

23、畫出約束反力：約束為固定鉸支座和可動(dòng)鉸支座，畫出它們的約束反力，如圖（b）所示。 第1章 建筑力學(xué)基礎(chǔ)0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202235課件平面力系的分類平面匯交力系：各力作用線匯交于一點(diǎn)的力系。平面力偶系： 若干個(gè)力偶（一對(duì)大小相等、 指向相反、作用線平行的兩個(gè) 力稱為一個(gè)力偶）組成的力系。力系的分類平面力系：各力的作用線都在同一平面內(nèi) 的力系，否則為空間力系。第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶

24、3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202236課件平面平行力系：各力作用線平行的力系。平面一般力系：除了平面匯交力系、平面力偶系、平面平行力系之外的平面力系。第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202237課件 設(shè)任意的力F1、F2、F3、F4 的作用線匯交于A 點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)平面

25、匯交力系。由力的平行四邊形法則，可將其兩兩合成，最終形成一個(gè)合力FR ，由此可得結(jié)論如下：AF2F1F4F3平面匯交力系的合成與平衡（幾何法）1、平面匯交力系的合成結(jié)果是一個(gè)合力FR；2、平面匯交力系的幾何平衡條件是合力： FR = 0 FR第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202238課件 當(dāng)投影Fx 、Fy 已知時(shí)，則可求出力 F 的大小和方向：力在坐標(biāo)軸上的投影可根據(jù)下式計(jì)算：平面匯交力系的合成與平衡（

26、解析法）第2章 平面匯交力系合力投影定理 合力在任一軸上的投影，等于它的各分力在同一軸上的投影的代數(shù)和。0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202239課件對(duì)于由n個(gè)力F1、F2、 Fn 組成的平面匯交力系，可得：從而，平面匯交力系的合力R的計(jì)算式為：第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力

27、矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202240課件從而得平面匯交力系的（解析）平衡條件為：當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，平面匯交力系的合力FR必須為零，即：上式的含義為： 所有 X 方向上的力的總和必須等于零， 所有 y 方向上的力的總和必須等于零。第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202241課件運(yùn)用平衡條件求解未知力的步驟為：1、合理確定研究對(duì)象并畫該研究對(duì)象的受 力圖；2、由平衡條件建立平衡方程；3、由平

28、衡方程求解未知力。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，通常規(guī)定與坐標(biāo)軸正向一致的力為正。即水平力向右為正，垂直力向上為正。第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202242課件例 1 圖示三角支架，求兩桿所受的力。解：取B節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象， 畫受力圖F由 FY = 0 ，建立平衡方程：由 FX = 0 ，建立平衡方程： 解得：負(fù)號(hào)表示假設(shè)的指向與真實(shí)指向相反。解得：FNBCFNBA第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3

29、 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202243課件1. 取滑輪B 的軸銷作為研究對(duì)象，畫出其受力圖。例 2 圖(a)所示體系，物塊重 F = 20 kN ，不計(jì)滑輪的自重和半徑，試求桿AB 和BC 所受的力。解：第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202244課件2、列出平衡方程：

30、解得：反力FNBA 為負(fù)值，說明該力實(shí)際指向與圖上假定指向相反。即桿AB 實(shí)際上受拉力。 由 FY = 0 ，建立平衡方程：解得：由 FX = 0 ，建立平衡方程：第2章 平面匯交力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202245課件 作用線既不匯交也不完全平行的平面力系稱為平面一般力系，也叫平面任意力系。對(duì)于平面一般力系，討論兩個(gè)問題： 1、力系的合成； 2、力系的平衡。 下面討論平面一般力系的合成，先介紹力的等效平移定理。第

31、2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202246課件 設(shè)圓盤A 點(diǎn)處作用一個(gè)F 力，討論F力的等效平移問題。力的等效平移原理 等效平移一個(gè)力，必須附加一個(gè)力偶，其力偶矩等于原來的力對(duì)新作用點(diǎn)之矩。第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13

32、/202247課件力系向任意一點(diǎn)O 的簡(jiǎn)化 應(yīng)用力的等效平移定理，將平面一般力系中的各個(gè)力（以三個(gè)力為例）全部平行移到作用面內(nèi)某一給定點(diǎn)O 。從而這力系被分解為一個(gè)平面匯交力系和一個(gè)平面力偶系。這種等效變換的方法稱為力系向給定點(diǎn)O 的簡(jiǎn)化。點(diǎn)O 稱為簡(jiǎn)化中心。 A3OA2A1F1F3F2M1OM2M3=MOF第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202248課件 匯交力系F1、 F2、 F3 的合成結(jié)果為一作用在

33、點(diǎn)O 的力F R 。這個(gè)力矢FR 稱為原平面任意力系的主矢。 附加力偶系的合成結(jié)果是一個(gè)作用在同一平面內(nèi)的力偶 M，稱為原平面任意力系對(duì)簡(jiǎn)化中心 O 的主矩。 因此，平面任意力系向任意一點(diǎn)的簡(jiǎn)化結(jié)果為一個(gè)主矢R 和一個(gè)主矩M ，這個(gè)結(jié)果稱為平面任意力系的一般簡(jiǎn)化結(jié)果第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202249課件幾點(diǎn)說明：1、平面任意力系的主矢的大小和方向與簡(jiǎn)化中心的位置無關(guān)。2、平面任意力系的主矩的大小與

34、轉(zhuǎn)向與簡(jiǎn)化中心O 的位置有關(guān)。因此，在說到力系的主矩時(shí)，一定要指明簡(jiǎn)化中心。第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202250課件主矢方向角的正切：主矩 M 可由下式計(jì)算：主矢、主矩的計(jì)算：主矢按力多邊形規(guī)則作圖求得或用解析法計(jì)算。第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩

35、分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202251課件平面任意力系的解析平衡條件 平面任意力系的一般簡(jiǎn)化結(jié)果為一個(gè)主矢 FR和一個(gè)主矩M 。當(dāng)物體平衡時(shí)，主矢和主矩必須同時(shí)為零。由主矢 FR = 0 ，即：得：由主矩 M = 0 ，得：第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202252課件 這三個(gè)平衡條件是互相獨(dú)立的，對(duì)于一個(gè)研究對(duì)象可以求解三個(gè)未知力，且最多求解三個(gè)未知力。 三者必須同時(shí)為零，從而得平面任意力系

36、下的解析平衡條件為：第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202253課件應(yīng)用平衡條件求解未知力的步驟為：1、確定研究對(duì)象，畫受力圖；2、由平衡條件建立平衡方程；3、由平衡方程求解未知力。第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202

37、254課件例 1 已知 q = 2KN/m ，求圖示結(jié)構(gòu)A支座的反力。解：取AB 桿為研究對(duì)象畫受力圖。由 FX = 0 ：由 Fy = 0 ：由 MA = 0 ：第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202255課件例 2 求圖示結(jié)構(gòu)的支座反力。解：取AB 桿為研究對(duì)象畫受力圖。由 FX = 0 ：由 Fy = 0 ：由 MA = 0 ：第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向

38、拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202256課件由 Fy = 0 ：由 MA = 0 ： 由 FX = 0 ：例 3 求圖示結(jié)構(gòu)的支座反力。解：取整個(gè)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象畫受力圖。第2章 平面一般力系0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202257課件第3章 力矩與力偶 在力的作用下，物體將發(fā)生移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力

39、矩來衡量，即力矩(moment )是衡量力轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的物理量。 討論力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)時(shí)，主要關(guān)心力矩的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而這些與力的大小、轉(zhuǎn)動(dòng)中心（矩心）的位置、動(dòng)中心到力作用線的垂直距離（力臂）有關(guān)。0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾何組成7 靜定結(jié)構(gòu)8 梁彎曲應(yīng)力9 組合變形10壓桿穩(wěn)定11位移計(jì)算12力法13位移法及力矩分配法14影響線練習(xí)思考返回9/13/202258課件力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)力矩 M 可由下式計(jì)算：M = FP d式中：FP 是力的數(shù)值大小，d 是力臂，常用單位是 KN-m 。力矩用帶箭頭的弧線段表示。集中力引起的力矩直接套用公式進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于均布線荷載引起的力矩，先計(jì)算其合力，再套用公式進(jìn)行計(jì)算。第3章 力矩與力偶0 緒論1 力學(xué)基礎(chǔ)2 力矩與力偶3 平面力系4 軸向拉壓5 扭轉(zhuǎn)6 幾