结构与设计专题知识讲座1(xg).ppt

力学基本要素的一元论和二元论简介 一元论：力偶对物体的转动效应，也属于力对物体产生的效应范畴之内。因此，力偶只是两个力构成的一种特殊力系。 二元论：力偶无合力，力与力偶既不能互相平衡，也不能互相替代。因此，力和力偶是力学研究中两个相互彼此独立的基本要素。这种观点被绝大多数人接受。 2、变形分析 （1）分解或平移： 力的作用线与轴线斜交时，把力沿轴线方向和垂直于轴线方向分解。 力的作用线与轴线不相交时，把力向轴线平移，得到一个与轴线相交的力和一个力偶。再把与轴线相交的力沿轴线方向和垂直于轴线方向分解。 （2）根据杆件基本变形形式的受力特点判断构件的变形形式。 四、三类（按几何尺寸分）结构的形态及受力特点 结构名称 形态特点 受力特点 实体（实心）结构 结构体是实心，几何特征是长、宽、高尺寸约为同一数量级 外力分布在整个体积中，能承受较大压力 框架（杆系）结构 结构体外形较复杂，支撑空间而不充满空间，由细长构件组成，几何特征是长度远大于宽度和高度 外力分布在一些点上，能承受水平和垂直外力 壳体（板壳）结构 壳体内空、形态稳定，几何特征是厚度远小于长度和宽度 外力分布在结构表面，材料直接受压，以减小弯矩，受力均匀合理 五、结构（物体）的受力分析、变形分析 （一）、方法步骤 　1、受力分析 （1）拆：把所研究的物体与周围其它物体从接触处，联接处拆开。 （2）绕：绕所研究物体一周，顺时针或逆时针，上、下、左、右均可确定与几个物体接触、连接。 （3）定：确定接触点及连接点——力的作用点。根据接触、连接的性能（柔索、光滑接触面、铰链、固定铰支座，可动铰支座、二力杆、固定端）确定约束力的方向、指向。 （4）画：把已知力和约束力按所确定的位置和方向画在所研究物体的图上。 2、实例 （1）例1:三角架：不计杆重 销钉：重物拉力 AB杆的支撑力（压力） AC杆的拉力　　AB杆：二力杆（压杆） 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　AC杆：二力杆（拉杆） 例2:三角架：不计杆重 销钉：重物拉力 AB杆的拉力 AC杆的支撑力（压力） 　　　　　　　　　AB杆：二力杆（拉杆） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　AC杆：二力杆　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　（压杆） （2）剪刀受力分析 F1、F3：手对剪刀的力 F2、F4：被剪物体对剪刀的反作用力 F5、F6：销钉对剪刀的力 销钉：受剪切力 力F′5、F′6 ：两剪刀对销钉的力， 两个力反向平行不共线 （3）单杠（运动员静挂时，计构件自重） 杠体AB 自身重力　　　　　向下 运动员的压力　　　向下 主柱支撑力（压力）向上 立柱AC：压杆 ?重力　　　　　 向下 杠体压力　　　 向下 地面支撑力（压力）向上 ?拉杆：不受力，增加立柱的牢固性 （4）单杠结构的受力分析：运动员作回环动作，在杠体前方水平 名称 力的名称 施力物体 作用点 方向 效果 受力图 运动员 重力 地球 重心 向下 支撑力（压力） 杠体 人手 向上 向心力（拉力） 杠体 重心 指向杠体 回转运动 名称 力的名称 施力 物体 作用点 方向 效果 受力图 杠体 重力 地球 重心 向下 弯曲 压力 人 手杠接触处 向上 弯曲 离心力（拉力） 人 手杠接触处 与向心力反向 弯曲 支撑力（压力） 主柱 立柱 体接触点 方向不定 正交分解 弯曲 名称 力的名称 施力物体 作用点 方向 效果 受力图 立柱 重力 地球 重心 向下 压缩 压力 杠体 立柱杠体接触点 与对杠体支撑力反向 弯曲 压缩 拉力 拉杆 拉杆立柱连接点 沿拉轩轴线 压弯 支撑力 地基 地基处 方向不定 压弯 力偶 地基 地基处 与杠体压力产生的力矩反向 弯曲 名称 力的名称 施力物体 作用点 方向 效果 受力图 拉杆 （二力杆） 拉力 立柱 立柱压杆连接处 拉力 拉伸 拉力 地面 拉伸 六、结构设计从技术层面应考虑的因素 1、强度：结构抵抗破坏的能力称为强度，（地质版25页定义错）这里“破坏”的含义与日常生活中的含义不完全一样。对于抗拉与抗压性能相同的材料，破坏是指在外力作用下，构件发生变形，外力去除后构件出现明显的不能恢复的变形，从而不能正常工作，即称构件破坏。对于抗压性能远大于抗拉性能的材料，断裂即破坏。 2、刚度：结构抵抗变形的能力称为刚度。 3、稳定性：结构在负载作用下维持其原有平衡状态，即受力后恢复原有平衡状态的能力。 稳定不是指物体状态绝对不变，而是指有干扰时，状态允许改变（波动）；干扰消失后能返回原有的平衡状态，否则称为不稳定。 稳定与不稳