土木工程力学 教学课件 ppt 作者 姬慧 何莉霞 金舜卿 主编2012-7第二章.ppt

第二章 静力学基本知识 知识目标： 理解静力学基本公理及推论 掌握力偶的性质、合力矩定理及力的平移定理 熟悉工程中常用的约束类型及其相应的约束反力 掌握单个物体和物体系统的受力图画法 能力目标： 能阐述力的概念和静力学基本公理 熟练掌握力矩的计算及合力矩定理的应用 能叙述力的平移定理 能熟练画出单个物体和物体系统的受力图 第二章 第一节　力、力系、荷载 一、力 一、力 二、力系 三、荷载 第二节　静力学基本公理 　　静力学公理是人们从长期的观察和实践中总结出来，又经过实践的反复检验，被确认是符合客观实际的最普遍、最一般的规律。静力学基本公理阐述了力的一些基本性质，是研究力系简化和平衡条件等问题的基本依据。 一、二力平衡公理 二、加减平衡力系公理 三、力的平行四边形法则 三、力的平行四边形法则 四、作用与反作用公理 第三节 力矩与力偶 一、力矩 一、力矩 一、力矩 二、力偶 三、力偶矩 四、力偶的三要素 五、力偶的基本性质 六、力的平移定理 六、力的平移定理 第四节　约束和约束反力 一、柔体约束 二、光滑接触面约束 三、光滑铰链约束 三、光滑铰链约束 三、光滑铰链约束 四、固定端约束 四、固定端约束 五、链杆约束 第五节　物体的受力分析 一、受力图 二、单个物体的受力图 二、单个物体的受力图 三、物体系统的受力图 三、物体系统的受力图 三、物体系统的受力图 本 章 小 结 ： 　　两端用光滑销钉与其他物体连接而中间不受力的直杆，称为链杆。图2-26(a)中的杆件AB即为链杆，其计算简图如图2-26 (b)所示。 　　链杆只能阻止物体上与链杆连接点沿着链杆中心线方向的运动，而不能阻止其它方向的运动。链杆的约束力沿着链杆中心线，指向待定。链杆的约束力表示见图2-26(c)，图中约束力的指向是假定的。 返回 下一页 上一页 图2-26 返回 下一页 上一页 　　为了能清楚地表示物体的受力情况，通常把需要研究的物体（称为受力体）从与其联系的周围物体（称为施力体）分离出来，单独画出它的简图，这一步骤称为确定研究对象或取隔离体。 　　分析物体受到哪些力的作用，哪些力是已知的，哪些力是未知的，并确定每个力的作用位置和方向，这个过程称为物体的受力分析。 　　在研究对象简图上画出研究对象上所受全部力的图形，称为受力图。 正确地画出物体的受力图，是求解工程力学问题的前提和基础。 返回 下一页 上一页 　　画单个物体受力图的一般步骤如下： 　　1．取隔离体； 　　2．画主动力； 　　3．画约束力。 　　 　　【例2-3】匀质球体重W，用绳索系住，并靠在光滑的斜面上，如图2-27(a)所示，试画出球体的受力图。 返回 下一页 上一页 　　解：（1）取球为研究对象，将球在A、B处的约束解除，画出球的隔离体图。 　　（2）画主动力W。 　　（3）画约束力。球体在B点处受斜面的支承，斜面对球的约束为光滑接触面约束，约束反力垂直于支承面的FNB；球在A点处受绳索的约束，为柔性约束，约束反力为沿绳索的拉力FTA。球体重力W、斜面约束力FNB和绳索的拉力FTA的作用线延长线交于球心O。 　　球的受力图如图2-27(b)所示。 图2-27 　【例2-4】简支梁AB的A端为固定铰支座，B端为活动铰支座，梁在中点C受到主动力F的作用，如图2-28(a)所示。梁的自重不计，试画出梁AB的受力图。 返回 下一页 上一页 图2-28 　　解法一：（1）取梁AB为研究对象。将梁AB在A点、B点的约束解除，画出梁AB的隔离体图。 　　（2）画主动力F。 　　（3）画约束力。梁AB在B点处受活动铰支座的约束，约束力垂直于支承面得FB；梁AB在A点处受有固定铰支座对它的约束，由于约束力方向未知，可用两个互相垂直的分力FAx、FAy来表示。梁AB受力图如图2-28(b)所示。 　　解法二：如图2-28（c）所示，将主动力F和B点的约束力FB的作用线延长交于一点D，根据三力平衡汇交原理，A点支座约束力FA的作用线必然通过D点，这样可确定FA的作用线必沿AD的连线。 　　由几个物体通过一定的约束联系在一起组成的整体称为物体系统。 对物体系统进行受力分析时，把作用在物体系统上的力分为外力和内力。所谓外力是指物体系统以外的物体作用在物体系统上的力；所谓内力是指物体系统内各物体之间的相互作用力。 　　画物体系统的受力图的方法，与画单个物体受力图的方法基本相同。 返回 下一页 上一页 　　【例2-5】 三铰拱ACB如图2-29(a)所示。在拱AC上作用有主动力F，拱的自重不计，试画出拱AC、拱BC及三铰拱整体ACB的受力图。 图2-29 　　解：（1）先取拱BC为研究对象。由于不计自重，拱BC只在B、C两处受到约束力作用下平衡，所以判定拱BC是二力杆，故B、C两处的约