建筑力学课件一.ppt

建筑力学（上册）电子教案 　　当物体平衡时，作用于物体上的力系所满足的条件，称为力系的平衡条件。 　　作用于物体上的力系如果可以用另一个力系来代替而作用效应相同，那么这两个力系互称等效力系。 　　如果一个力与一个力系等效，则该力称为此力系的合力，而力系中的各个力称为其合力的分力。 　　静力学主要研究两个问题： 　　(1) 力系的简化； 　　(2) 力系的平衡条件及其应用。 　　例如受压的细长直杆，在压力较小时，可以保持原有的直线平衡状态，当压力增大到一定数值时，便会突然变弯，不能保持原有的直线平衡状态，从而丧失工作能力。这种现象称为丧失稳定，简称失稳。 　　在设计构件时，为了满足强度、刚度和稳定性的要求，只要选择较好的材料及较粗大的构件即可，但这样必然造成优材劣用和大材小用，导致巨大的浪费。安全和经济形成了矛盾的两个方面。 1.1 力的概念 　　力的概念是人们在长期的生产劳动和日常生活中逐步建立起来的。 　　力是物体之间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。 　　力使物体运动状态发生改变，称为力的外效应。而力使物体形状发生改变，称为力的内效应。 　　在分析物体受力情况时，必须分清哪个是受力物体，哪个是施力物体。 　　实践证明，力对物体的作用效应决定于三个要素：(1) 力的大小；(2) 力的方向；(3) 力的作用点。这三个要素称为力的三要素。 　　力的大小是指物体间相互作用的强弱程度。 　　力的方向包含方位和指向两个含义。 　　力的作用点是指力对物体作用的位置。 　　作用于一点的力，称为集中力。 　　在力的三要素中，当其中任一要素发生改变时，力对物体的作用效应也随之改变。  1.2 刚体的概念 　　在静力学中，把所研究的物体都看做是刚体。所谓刚体是指在力的作用下，大小和形状保持不变的物体。 　　实际上，刚体是不存在的，它是一个理想化的力学模型。 　　一个物体能否看做为刚体，不仅取决于物体变形的大小，而且和问题本身的要求有关。 1.3 静力学公理 　　作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、作用线相同(简称这两个力等值、反向、共线)。 　　一个物体只受两个力作用而平衡时，这两个力一定要满足二力平衡公理。例如，拉杆AB的两端分别受到FA和FB的作用(图1.2)。又如在起重机上挂一重物(图1.3(a))，重物受到绳索拉力T和重力W的作用(图1.3(b))，这两个力方向相反、作用在同一铅垂线上。 1.4 约束与约束反力 　　在工程结构中，每一构件都根据工作要求以一定的方式和周围的其他构件相互联系着，它的运动因而受到一定的限制。一个物体的运动受到周围物体的限制时，这些周围物体称为该物体的约束。 　　约束给被约束物体的力，称为约束反力，简称反力。约束反力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 　 1.5 受力图 　　在研究物体的平衡问题时，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。 　　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到的全部主动力和约束反力，这样所得到的图形，称为受力图。 　　所谓平面力系是指各力的作用线都在同一平面内的力系。 　　在平面力系中，若各力的作用线交于一点，则称为平面汇交力系(图2.1)； 　　若各力的作用线相互平行，则称为平面平行力系(图2.2)； 　　若各力的作用线既不完全交于一点也不完全相互平行，则称为平面一般力系(图2.3)。　 　　研究力系的合成与平衡问题通常有两种方法，即几何法和解析法。 2.1 平面汇交力系 　　设力F作用于物体的A点，如图2.4所示。 2.2 力矩和平面力偶系 　　试观察用扳手拧螺母的情形，如图2.12所示，力F使扳手连同螺母绕螺母中心O转动。 　　用钉锤拔钉子（图2.13）也具有类似的性质。 　　用乘积Fd加上正号或负号作为度量力F使物体绕O点转动效应的物理量，该物理量称为力F对O点之矩，简称力矩。 　　O点称为矩心，矩心O到力F作用线的垂直距离d称为力臂。 (1) 力偶和力偶矩 　　在实践中，我们有时可见到两个大小相等、方向相反、作用线平行而不重合的力作用于物体的情形。例如，钳工用丝锥攻螺纹（图2.18）就是这样加力的。 　　力学中，将这种大小相等、方向相反、作用线平行而不重合的两个力组成的力系，称为力偶，用符号（F，F′）表示。力偶中两力作用线间的垂直距离d（图2.19），称为力偶臂，力偶所在的平面称为力偶作用面。 　　将上述结果推广到由任意个力偶组成的平面力偶系，则有 　　　　M=m1+m2+…+mn=∑m 　　于是可得到如下结论：平面力偶系合成的结果是一个合力偶，合力偶矩等于力偶系中各力偶矩的代数和。