简明建筑力学教程 教学课件 作者 吴建敏主编 第二章 力的分析.pptx

第二章 力的分析 【教学目的与要求】 1.理解约束及约束反力的概念，掌握约束的基本类型，会画不同约束类型的约束反力。 2.了解物体系统的构成，理解物系的概念，掌握物体受力分析的过程和方法，熟练画出单一受力物体的受力图。 3.理解力在坐标轴上投影的概念，掌握平面力系的解析投影法和空间力系的二次投影法，会计算力在坐标轴上的投影。 4.掌握力的分解和合成的基本过程，会运用解析法进行力的合成计算。; 2.1 物体的受力 2.1.1 主动力 凡是能引起物体运动或具有运动趋势的力称为主动力。如重力、水、土的压力、风、雪的压力、驱动力等，工程上通常称为荷载。2.1.2 约束与约束反力(1) 约束的概念:能够限制物体运动或某些部位产生位移的其他物体称为约束物体，简称约束。(2) 约束反力:力学上将约束对被约束物体的阻碍力称为约束反力。对约束反力的概念，可以从以下几点去理解：①约束反力是由主动力所引起的，且随着主动力的改变而改变（包括大小和方向）；②一般情况下，约束反力是未知的；③ 约束反力的作用方式，取决于约束形式，不同的约束形式，决定了其不同的约束反力的作用方式。  ;2.1.3 约束形式与约束反力的画法 工程中常见的约束有以下形式： (1) 柔体约束 (2) 光滑接触面约束? ? (3) 圆柱铰链约束 (4) 链杆约束 (5) 固定铰支座约束(6) 活动铰支座约束 (7) 固定端约束 ;(1)柔体约束;(3)圆柱铰链约束;(4)链杆约束;(5)固定铰支座约束;(6)活动铰支座约束;(7)固定端约束;2.2 物体受力分析及受力图 现实中的物体，是一个系统的概念，即物体系统，简称物系。物系是由若干个单体相互有机连接而成，所以分析时，就要确定分析的对象及构成。在工程中，经常要进行构件或结构的计算，从而进行构件和结构设计或进行有关的强度、刚度和稳定性校核，但这一切都建立在对构件或结构进行受力分析的基础上，这样的分析过程称为物体的受力分析。 ;2.2.1 受力图的概念 在研究力系的简化和物体的平衡问题时，首先要对物体进行受力分析，即分析物体受到哪些力的作用（包括主动荷载和约束反力），哪些是已知力，哪些是未知力，它们之间有什么内在的联系。为了清楚的表示物体的受力情况，通常把所研究的物体（即研究对象）从与它相联系的周围物体中分离出来，单独画它的受力简图。这种从周围物体中单独分离出来的研究对象，称为分离体。在分离体上画出它所受的全部主动力和约束反力，这样所得到的图形，称为受力图。 画受力图是解决力学问题的关键，是进行力学计算的依据，因此，必须牢固掌握。 ;2.2.2 单个物体的受力图 画单个物体的受力图，首先将所要研究的物体从物体所在的物系中分离出来，称为研究对象，这种分离过程称为解除约束。在解除约束以后的研究对象上，主动荷载按原作用位置和方向标注，对应约束形式的约束反力标注在解除约束处，所得到的受力简图称为物体的受力图。受力图是进行力学计算的依据。 (1) 受力分析及受力图的画法 画单个物体的受力图，首先要明确研究对象，并解除研究对象所受到的全部约束而单独画出它的简图，即取出分离体，然后在分离体上画出主动力及根据约束类型在解除约束处画出相应的约束反力。 ; (2) 画单个物体受力图的一般程序及要求： ① 选择研究对象，解除对象约束。选择研究对象，要依据题意要求。如：“画圆球受力图”，“画出梁 的受力图”。圆球和梁即为研究对象；解除约束，就是要解除对象以外的所有物体对其的约束，将对象从物系中分离出来。 ② 画出主动荷载。就是要画出研究对象所受到的所有主动荷载，不可多画或漏画，要注意问题中对研究对象自重的要求。 ③ 画出约束反力。针对研究对象所受的约束形式，逐一画出约束反力。画约束反力，应注意三个问题： 不同的约束形式决定了约束反力线的方位，当方向未知时，应在图上进行假设。 约束反力线必须作用在约束作用点上。 注意正确理解、掌握并灵活运用静力学公理，可以使很多复杂问题简化，但必须有一个正确的思路。例如三力平衡汇交公理，其基本运用思路可以归纳为：受三个力（合力）作用---处于平衡状态---三个力必汇交于一点。以此可以求得其中一个力线的方位等。;2.2.3 物体系统的受力图 画物体系统的受力图与画单个物体受力图相同，我们可以将物体系统这一研究对象看作为一个整体，来画它的受力图。在这种情况下，物体系统受系统外其他物体的约束，我们可以称这些约束反力为系统的外力，也可以将物体系统中的各单一物体脱离出来单独研究。研究物体系统内的每一个单一物体，其可能受到所在物系外其他物体的约束（系统外力），也可能受到系统内其他物体的约束，我们称这些约束反力为系统的内力。系统的内力实际上就