第一章静力学基础讲述.ppt

将构件用作圆柱形销钉与支座连接，并将支座固定在支承物上，就构成了固定铰支座，如图1--13(a)所示，符号如图1--13(b)所示构件可以绕销钉转动，但不能在垂直于销钉轴线平面内的任何方向移动当构件有运动趋势时，构件与销钉将在某处接触，约束力通过销钉与构件的接触点，这个接触点的位置随构件受力情况的不同而不同，约束力的方向是未知的，所以，固定铰支座的约束力在垂直于销钉轴线的平面内，通过销钉中心，方向不定，如图1--13(c)中的FA。 将固定铰链支座底部安放若干滚子，并与支承面接触，则构成活动铰链支座，又称辊轴支座。图1--14(a)这类支座常见于桥梁、屋架等结构中，通常用简图1--14 (b)表示活动铰链支座只能限制构件沿支承面垂直方向的移动，不能阻止物体沿支承面的运动或绕销钉轴线的转动因此活动铰支座的约束力通过销钉中心，垂直于支撑面指向不定，如图1--14(c)所示。 3.可动铰支座约束 不计自重，两端均用铰链的方式与周围物体相连接，且不受其他外力作用的杆件，称为链杆。链杆是二力杆或二力构件。 根据二力平衡公理，链杆的 约束力必沿杆件两端铰链中心的 连线，指向不定，如图1--15， 图1--16中的杆BC均为二力杆。 4.链杆约束 构件与支承物固定在一起，构件在固定端既不能沿任何方向移动，也不能转动，构件所受到的这种约束称为固定端支座约束，如图1--17(a)所示建筑物上的阳台和雨篷，车床上的刀具，立于路旁的电杆。 1.3.4固定端支座约束 电线杆等都属于固定端支座约束，对于平面问题中的固定端支座一般用图1--17(b)所示简图符号表示，约束作用如图1--17(c)所示，两个正交约束力FAx，FAy表示限制构件的移动的约束作用，一个约束力偶从表示限制构件转动的约束作用。 1.3.5 光滑球形铰链约束 静力学的主要任务是研究力系的简化及物体在力系作用下的平衡问题。解决静力学问题时，首先要明确研究对象，再考虑它的受力情况，然后用相应的平衡方程去计算工程中的结构与机构。 1. 4 物体的受力分析 受力图 为了清楚地表达出某个物体的受力情况，必须将它从与其相联系的物体中分离出来，分离的过程就是解除约束的过程。在解除约束的地方用相应的约束力来代替约束的作用。被解除约束后的物体叫分离体，在分离体上画上物体所受的全部主动力和约束力，此图称为研究对象的受力图。整个过程就是对所研究的对象进行受力分析画受力图的基本步骤如下： 1. 确定研究对象，取分离体 按问题的条件和要求，确定所研究对象(它可以是一个物体，也可以是几个物体的组合或整个系统)，解除与研究对象相连接的其他物体的约束，用简单几何图形表示出其形状特征。 2. 画主动力 在分离体上画出该物体所受到的全部主动力，如重力、风载、水压、油压、电磁力等。 3. 画约束力 最后，根据前面所学的有关知识，检查受力图画得是否正确。 在解除约束的位置，根据约束类型的不同，画出作用的全部约束力。 如研究对象为几个物体组成的物体系统，还必须区分外力和内力。物体系统以外的物体对系统的作用力称为系统的外力。系统内部各物体之间的相互作用力称为系统的内力。随着所取系统的范围不同，某些内力和外力也会相互转化，由于系统的内力总是成对出现的，且等值、共线、反向，在系统内自成平衡力系，不影响系统整体的平衡，因此，当研究对象是物体系统时，只画作用于系统上的外力，不画系统的内力。 1.4.1 单个物体的受力图 在画单个物体的受力图之前，先要明确研究对象是什么，再根据实际情况，弄清与研究对象有联系的是哪些物体，这些和研究对象有联系的物体即是研究对象的约束，然后根据约束性质，就可以用相应的约束力代替约束对研究物体的作用经过这样的分析以后，就可画出单个物体的受力图，其一般画法是：先画出研究物体的简图，再将已知的主动力画在简图上，然后在各相互作用点上画出相应的约束力。 下面举例说明单个物体受力图的画法： 例1.1如图1--18(a)所示,绳AB悬挂一重为G的球C试画出球C的受力图(摩擦不计)。 解:以球为研究对象，画出球的分离体图。 在球心点C标上主动力G(重力)。 在解除约束的点B处画上表示柔性约束的拉力TB，在C点画上表光滑接触面约束的法向约束力FNc. 球受同平面的三个不平行的力作用而平衡，则三力的作用线必相交，交点应为圆心。 例1.2图1--19(a)中的梯子几B重为G，在C处用绳索CD拉住，几，B处分别放在光滑的墙及地面上试画出梯子的受力图。