建筑力学第二章.ppt

建筑力学第二章：平面力系的简化与平衡第2章教学目标

掌握平面汇交力系的简化与平衡计算掌握平面力偶系的简化与平衡计算掌握平面一般力系的简化与平衡计算重点掌握物体系统的平衡计算教学要求引言：在工程实际中，作用在物体上的力系有多种多样，我们将力的作用线位于同一平面内的力系称为平面一般力系，否则称为空间一般力系。工程中有许多问题都可以简化为平面一般力系问题来解决的。比如屋架，可以将其上的荷载及支座反力视为作用在屋架自身平面内，组成平面一般力系。本章的学习对后续各章的学习以及工程实践中的应用都有着非常重要的意义。2.1平面汇交力系的简化与平衡

平面汇交力系是作用在平面内的所有力的作用线都汇交于一点的力系，它是平面一般力系的特殊情况。我们通过两种方法——几何法和解析法，讨论该力系的简化（或合成）与平衡问题。2.1.1几何法——力多边形法则

【例2.1】吊车钢索连接处有3个共面的绳索，它们分别受拉力=3kN，=6kN，=15kN；各力的方向如图2.3(a)所示，试用几何法求力系的合力。【例2.2】一钢管放置在V形槽内如图2.4(a)所示，已知：管重P=5kN，钢管与槽面间的摩擦不计，求槽面对钢管的约束力2.1.2解析法2.2平面力偶系

力对刚体的作用使刚体产生两种运动效应，即移动效应和转动效应。在平面力系中描述力对刚体的转动效应有两种物理量，它们是力对点之矩和力偶矩。如果平面力系是由n个力偶组成的，则称该力系为平面力偶系，下面就讨论平面力偶系的简化和平衡问题2.2.1力对点之矩的概念

2.2.2平面力偶的概念

2.2.3平面力偶系的简化与平衡

2.3平面一般力系

前面已经讨论了平面汇交力系和平面力偶系的简化和平衡问题，它们都是平面一般力系的特殊情况，本节将讨论平面一般力系的简化和平衡问题，重点学习物体系统的平衡计算，它是后续各章的基础，要求重点掌握。.3.1力的平移定理则力平行移到另一点B，如图2.17(c)所示。此定理的逆过程为作用在刚体上一点的一个力和一个力偶可以和一个力等效，此力为原来力系的合力。2.3.2平面一般力系的简化

2.3.3平面一般力系的平衡

2.4平面平行力系2.5物体系统的平衡问题

2.5.1静定与超静定的概念工程中，如刚架结构、三铰拱、桁架等结构，它们都是由几个物体通过某种连接方式组成物体系统。物体系统全部未知力的数目与所列的平衡方程的数目相等，此类问题成为静定问题；物体系统全部未知力的数目多于所列的平衡方程的数目，此类问题为静不定问题，也称超静定问题。求解超静定问题时，需要引入相应的变形与力之间关系的补充方程，才能求解，这将在后续各章中学习。下面通过例题，分析求解物体系统的平衡问题。2.5.2平面静定结构的平衡问题1.连续梁所谓连续梁，就是由两个或两个以上简单梁铰接而成的多跨梁。在计算这类物体的平衡问题时，首先，要分清主梁和次梁。主梁就是不依附于其它梁而能独立承载的梁，否则就是次梁；然后，取次梁为研究对象，因为它是静定的；最后取整体或其它梁为研究对象。下面通过例题说明。2.连续刚架2.5.3平面桁架1. 结点法以每个结点为研究对象，构成平面汇交力系，列两个平衡方程，求出杆内力。计算时应从两个杆件连接的结点进行求解，每次只能求解两个未知力，逐一对结点求解，直到全部杆件内力求解完毕，此法称结点法2. 截面法若要求桁架中的某杆件内力时，选择一截面假想地将要求的杆件截开，使桁架成为两部分，并选其中一部分作为研究对象，所受力一般为平面任意力系，列相应的平衡方程求解，此法称截面法。2.5.3考虑滑动摩擦时的平衡问题本章小结思考题习题*