[工学]2水静力学.ppt

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[工学]2水静力学

* §2.6 作用在平面上的静水总压力 求静水总压力,即是求力的大小、方向和作用点(压力中心)。 大小 解析法 作用点 图解法 与静水强分布图有关 * x y o ? h yD yc y y’ c c x’ D D b b a a dA ? P hc hD 大小: 2.6.1解析法 * 作用点: Ix为受压面面积对x轴的惯性矩 x y o ? h yD yc y y’ c c x’ D D b b a a dA ? P hc hD * 作用在任意形状平面上的静水总压力的大小等于该平面的面积与其形心处静水压强(即式中的PC)的乘积。 yDyC即总压力作用点D在平面的形心点之下。 注意:坐标轴的原点在物面线与相对压强为零的水平面的交点。 * 矩形对通过形心的X轴惯性矩 x y c y dy b h * 常见图形的Ixc 几何图形名称 形心坐标yc Ixc x y c h b yc h b x y yc c * 几何图形名称 形心坐标yc Ixc r h b a x y yc c y x r yc c * 例 铅垂放置闸门, h1=1m, H=2m, B=1.2m 求:总压力及作用点位置 h1 H B D c h2 P ? * 2.6.2图解法 (1) 静水压强分布图 静水压强分布图是表示受压面上各点压强(大小和方向)分布的图形,简称静水压强图。 大小:用比例线段表示压强的大小; 方向:根据静水压强特性,用垂直受压面的箭头表示静水压强的方向; 根据静水压静沿水深是线性分布的规律,绘出平面上两点的压强并把其端线相连,即可确定平面上静水压强分布,绘出静水压强分布图 。 * (2)图解法步骤 绘制压强分布图 P 大小:分布图面积乘以受压面的宽 作用点:分布图的形心点 注意:只适用于矩形平板 * 例 铅垂放置闸门, h1=1m, H=2m, B=1.2m 求:总压力及作用点位置 h1 H B D c h2 P ? a b c d * §2.7 作用在曲面上的静水总压力 求作用在曲面上的静水总压力P,可先求出其水平分力Px和铅垂分力Pz,然后合成为总压力P 。 * 大小: 方向: 1.7.1曲面上的总压力 * 水平方向分力 b ? x z dA dP a d e f dPz dPx 静水总压力的水平分力Px等于作用在该曲面的铅垂投影面Ax上的静水总压力 。 a b b’ a’ F Px * 静水总压力的铅垂分力Pz等于曲面所托压力体的水重。 a b ? x z dA dP d e f dPz dPx b Pz a e f G Z方向的分力为 * 作用在曲面上的静水总压力P为 总压力与水平方向的夹角α为 * 1.7.2压力体(1) (2) 以曲面与其在自由表面(或自由表面延长面)上的投影面积AZ之间的铅垂柱体 压力体的构成: 1)曲面 2)通过曲面边缘向液面或液面的延长面所作的铅垂面 3)自由液面或其延长面。 * 实压力体 ? x z A B D 曲面 液体 C Pz * 虚压力体 ? A B C D 液体 曲面 Pz * 混合压力体 当曲面为凸凹相间的复杂情况时,应将曲面分解而后求合力。 * 关于压力体: (1)仅表示一个数学上的积分, 与压力体内是否有液体无关 实压力体 虚压力体 混合压力体 (2)压力中心的求解(水平分力的作用线通过投影面的压力中心,铅垂分力作用线通过压力体的重心,交点即为总压力作用点) * d ? H d h a b a’ b’ d 画出三个曲面的压力体 A B * d d ? H h a b a’ b’ d d ? H d h a b a’ b’ d * 习题课 * 1、设水银压差计与三根有压水管相连接,如图。已知A、B、C三点的高程相同,压差计水银液面的高程自左肢向右肢分别为0.21m , 1.29m ,1.78m。试求A、B、C三点两两之间的压强差值。 h 0.21m 1.29m 1.78m γm γ γ A B C * 2、已知一矩形平面宽b=1.0m,两边水深为h1=3m及h2=2m,如图。试求静水总压力及其作用点。 h1 h2 A B * 3、一直径为d=2m的涵洞,其圆形门闸AB在顶部A处铰接, h=1.5m ,如图。若门重为3000N,试求(1)作用在闸门上的静水总压力P;(2)P的作用点;(3)阻止闸门开启的水平力F。 A B A

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