《建筑力学与结构》课件——第二章 静力学的基本概念.pptxVIP

2024/6/21;第2章静力学的基本概念;1.力

力是物体间相互的机械作用。

力对物体的作用效应：

一是使物体的运动状态发生改变，称为力的运动效应或外效应；二是使物体的形状和尺寸发生改变，称为力的变形效应或内效应。;力的三要素：大小、方向和作用点。

力的单位是牛或千牛，记作N或kN。

力的方向包含方位和指向两个含义。

力的作用点是物体间相互机械作用位置的抽象化。集中力和分布力。

力的三要素表明力是矢量，且为定位矢量。;2.力系

力系是指作用在物体上的一群力。

按其作用线所在的位置：分为平面力系和空间力系两大类。

按其作用线的相互关系：分为共线力系、平行力系、汇交力系和一般力系。

;3.平衡

物体在力系作用下，相对于地球保持静止或作匀速直线运动，称为平衡。如房屋、桥梁、水坝相对于地球保持静止；在直线轨道上作匀速运动的火车、沿直线匀速起吊的构件等相对于地球是作匀速直线运动。;4.静力学的研究对象

静力学的主要研究对象是刚体。

静力学中，我们将研究以下三个问题：

（1）物体的受力分析

（2）力系的等效替换（或简化）

（3）建立各种力系的平衡条件;第2章静力学的基本概念;公理1力的平行四边形法则

作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。

矢量表达式：F＝F1＋F2

即合力矢等于这两个分力矢的矢量和。

;公理2二力平衡公理

作用于同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是这两个力的大小相等、方向相反、作用在同一直线上。

矢量表达式：F=－F?

在两个力作用下处于平衡的杆件称为二力杆件，也称二力杆。

;公理3加减平衡力系公理

在作用于刚体上的任意力系中，增加或减少任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。

推论1力的可传性原理：作用于刚体上某点的力，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。

力的三要素可改为：力的大小、方向和作用线。

;力的可传性原理只适用于刚体，不适用于变形体。

;推论2三力平衡汇交定理：作用于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，则此三力必在??一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。;证明：如图2-8所示，在刚体的A、B、C三点上，分别作用三个相互平衡的力F1、F2、F3。根据力的可传递性，将力F1和F2移到汇交点O，然后根据力的平行四边形法则，得合力F，则力F3应与F平衡。由二力平衡条件可得出F3必定与合力F共线，即力F1、F2、F3的作用线都通过O点。

;公理4作用和反作用定律

作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。

;圆球对桌面有一个作用力F?作用在桌面上，而桌面对圆球同时也有一个反作用力F作用在圆球上，力F?和F的大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在桌面和圆球上。

;第2章静力学的基本概念;1.柔性约束

由柔软的绳索、链条或胶带等柔性体构成的约束为柔性约束。

约束特点：只能承受拉力。

;柔性体约束对物体的约束反力是通过接触点，方向沿着柔性体中心线且背离物体，即为拉力，用FT表示。;2.光滑接触面约束

物体与其他物体接触，当接触面光滑，摩擦力很小可以忽略不计时，就是光滑接触面约束。

约束特点：不能限制物体沿约束表面公切线的位移，只能阻碍物体沿接触表面公法线并向约束内部的位移。;约束反力的方向：通过接触点，方向沿接触面的公法线，且指向被约束的物体，即为压力。这种约束反力又称为法向约束反力。常用FN表示。

;3.光滑圆柱铰链约束

销钉对所连接物体形成的约束称为光滑圆柱铰链约束，简称铰链约束或中间铰。

约束特点：只限制物体在垂直于销钉轴线的平面内任意方向的相对移动，而不能限制物体绕销钉轴线的相对转动和沿其轴线方向的相对滑动。;约束反力方向：约束反力FC作用在接触点，且沿接触面公法线方向。为计算方便，铰链约束的约束反力通常用通过铰链中心两个大小未知的正交分力FCx和FCy来表示。;4.链杆约束

不计自重且没有外力作用的刚性构件，其两端借助铰将两物体连接起来，就构成刚性链杆约束。

约束特点：只能限制物体沿链杆中心线趋向或离开链杆的运动，而不能限制其他方向的运动。

;约束反力的方向：沿着链杆中心线，其指向未定，或为压力，或为拉力。

;5.可动铰支座

在固定铰支座底板与支撑面之间安装若干个辊轴，就构成了可动铰支座，又称辊轴支座或滚动支座。

约束特点：只能限制物体垂直于支承面方向的运动，而不能限制物体沿支承面切线方向的运动，也不能限制物体绕销钉转动。

;2024/6/21;6.固定铰支座

当圆柱铰连接的两构件中的任意构件固定于基础、墙、柱和机身等支撑物上时，便构成固定铰支座。

约束特点：允许绕销钉转动，但不能移动。

;2024/6/2