基本概念和受力分析精要.ppt

滑槽与销钉（双面约束） 约束力垂直于滑槽，指向可假设 结构图 简化图 受力图 3.光滑圆柱铰链约束 ①光滑圆柱铰链 销钉 A、B互为约束与被约束体 A 简化图 受力图 约束力在垂直于销钉轴线的平面内并通过销钉中心，方向待定。 常用两个正交的分力X、Y表示。 或 ②固定铰支座（铰链支座） 将光滑圆柱铰链其中一构件固定而得 光滑圆柱铰链 固定铰支座 简化图 受力图（同光滑圆柱铰链） 工程实例 或 在分析铰链约束力时，通常将销钉固连在某个构件上，简化成只有两个构件的结构。 例如，在图（a）所示的三铰拱结构中，如将铰链C处的销钉固连在构件II上，则构件I、II互为约束。铰链约束力如图(b)所示。 （a） （b） （如将铰链C处的销钉固连在构件I上，铰链约束力不变） ③轴承 由轴承和轴颈构成的轴承约束，其约束力的特征和铰链的约束力完全相同。 结构图 4.活动铰支座（辊轴支座） 简化图 被约束体可以绕销钉转动，可以沿销钉轴线移动，也可以沿支承面移动，即约束阻碍物体沿与支承面垂直的方向运动，其约束力通过销钉中心垂直于支承面，指向待定 。 5.连杆约束 两端是光滑铰链、自重不计、中间不受力的杆件，称为连杆。 连杆只阻碍物体上与连杆连接的那一点沿连杆两端铰链中心的连线运动，故连杆的约束力沿连杆两端铰链中心的连线，指向待定。连杆在结构中用作拉杆或支撑杆。 连杆 当连杆平衡时，根据二力平衡公理，其两端的两个力必等值、反向、共线，因此，连杆是二力杆（只受两个力作用而平衡的杆）。 6.平面固定端 平面固定端约束既阻碍被约束物体在该平面内沿任何方向移动，又阻碍被约束物体绕固定端在该平面内转动，如图悬臂梁所示。 阻碍被约束物体移动的约束力为两个正交的分力，阻碍被约束物体转动的为反力偶。 故平面固定端的约束反力又三个 。 * 力的单位： 国际单位制：牛顿(N) 千牛顿(kN) 第一章 静力学基本公理和物体的受力分析 §1-1刚体和变形固体的概念 一、力的概念 1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的 运动状态发生改变或使物体产生变形。 2. 力的效应： ①运动效应(外效应) ②变形效应(内效应)。 3. 力的三要素：大小，方向，作用点。 表示为：F，手写为 （如无特别声明，本课程只研究力的外效应） 力是矢量 力系：是指作用在物体上的一群力。 平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系 为平衡力系。 是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运 动的状态。 三.刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 二.平衡 等效力系：用一个力系代替另一个力系，而不改变原力系 对刚体的效应，称此两力系等效或互为等效力系。 四、静力学公理 公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。 公理1 二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等、方向相反、作用线共线，作用于同一 个物体上。 (简称等值、反向、共线） 注意： 说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的　 　 ③二力构件：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件。 ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中) 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应。 推论1：力的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。 因此，对刚体来说，力的三要素为：大小、方向、作用线 公理2 加减平衡力系公理 力是滑移矢量 当刚体受到三力作用而平衡时，若有两力交于一点，则此三力必构成平面汇交力系。 公理3 力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。即 推论2：三力平衡汇交定理 力三角形→ 公理4 作用力和反作用力定律 两物体间的相互作用力即作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反、作用线重合，并分别作用在这两个物体上。 [证] ∵ 为平衡力系， ∴ 也为平衡力系。 又∵ 二力平衡必等值、反向、共线， ∴ 三力 必汇交，且共面。 [例] 吊灯 公理5 刚