[物理]构件受力分析讨论课.ppt

航空在职业技术学院 周青 预习 1.力的概念、静力学公理 2.力矩概念、作用效果、计算方法 3.力偶概念、作用效果、力偶矩计算方法 4.力的平移定理及其应用 5.铰链副、刚性支撑的受力分析。 本 次 课 主 题 1.如何分析构件受力方向 已知力与未知力(约束力) 2.如何分析构件受力大小 平衡方程 平面构件的静力分析的目的 机械运动中的一种特殊情况 平衡状态(相对于地球处于静止或匀速运动的状态,如:楼房,桥梁等)。研究这种状态的规律称为静力分析。对构件的静力分析有着十分重要的工程实际意义，分析的结果对于研究构件的变形、构件的材料选取、尺寸结构形状的设计有直接联系。 第一节 静力分析基础 力：物体间的相互机械作用，使物体的运动状 态或形状尺寸发生改变。（外效应和内效应） 力的三要素及表示方法 力系与等效力系（合力和分力） 平衡与平衡力系 构件：在外力作用下，大小和形状保持不变的物体。静力学中研究的物体均可视为构件。 力的三要素及表示方法 物体间机械作用的形式是多种多样的，力对物体的效应取决于力的大小、方向和作用点，这三者被称为力的三要素。 力矢量用一条有向线段表示，线段的长度表示力的大小；线段的方位和箭头表示力的方向；线段的起点或终点表示力的作用点，力的国际单位为牛[顿]（N）。 二、静力学公理(力的性质) 公理1. 二力平衡公理 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。 对于变形体而言，二力平衡公理只是必要条件，但不是充分条件。 公理2 加减平衡力系公理 在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 推论1 力的可传性原理： 作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用效应。（如图） 公理3 力的平行四边形公理 作用在刚体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小、方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。 公理3 力的平行四边形公理 推论2 三力平衡汇交原理：作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线通过汇交点。 公理4 作用与反作用公理 两物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且大小相等、方向相反、沿同一条直线，分别作用在这两个物体上。 作用力与反作用力互相依存、同时出现、同时消失，分别作用在相互作用的两物体上。 作用力与反作用力与二力平衡公理中的两个力有着本质的区别。 公理5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为构件，则平衡状态将保持不变。 刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。 第二节 约束与约束反力※※ 定义： 限制某物体运动的其他物体称为该物体的约束 工程上常见的平面约束分类： 柔性约束 刚性约束 铰链约束 固定端约束 一、柔性约束的特点： 只能受拉，不能受压。 只能限制延约束的轴线伸长方向 本书柔性约束力用 FT表示 常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等 二、刚性约束 四、固定端约束 性质特点： 限制了平面内可能的运动（移动和转动）。 第三节 受力图 绘出受力体（被分析物体）受到的所有外力的示意图，称为该受力体的受力图 一、单个构件的受力分析 画受力图步骤： 取分离体-----画出所分析物体的分离体 画主动力---画出该物体所受到的所有主动力 画约束力----根据约束的性质画出约束反力 例1 重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处，A端放在光滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图。 例2 画AB梁的受力图。 二、构件系统（物系）受力图 构件系统中每个构件的受力分析方法和单个构件分析方法相同，但应注意以下几点： 物系受力分析时往往需要画整体受力图 画单个物体受力图时，注意作用与反作用力的关系。 注意判断二力构件（二力杆）。二力构件一般不作为单个物体画独立受力图。 物体系统受力图习题 一、力矩 1.力对物体的运动效应，包括力对物体的移动和转动效应，其中力对物体的转动效应用力矩来度量。 力矩是力对物体的转动效应的度量 2.力矩的表示 力矩的矩心、力臂 大小、转向、作用面 正负号规定 量纲单位： 牛顿.米[N.m]或千牛.米[kN.m] 注意:1. 矩心不一定固定2. 移动效应,转动效应同时存在例如：乒乓球的削球 例2