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理论力学课件 物体受力分析及受力图


2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
皮带约束
方向沿着轮缘的切线方向
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
2 光滑接触面约束
光滑指不计摩擦
约束力特点: 约束反力通过接触点,方向沿公法线,恒为压力。
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光滑表面上的圆柱
2012年3月6日 Tuesday
2012年3月6日 Tuesday
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作业题
习题 3-1(b, c, f, g, h, i, j, k) 3-2(b, c)
2012年3月6日 Tuesday
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练习
2012年3月6日 Tuesday
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例题7
图示钢制圆轴有两个皮带轮A和B,两轮的直径D=0.5m,自重 不计,画出轴的受力图。
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2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
光滑圆柱铰链
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铰约束
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2) 固定铰支座约束
将中间铰链中的一个物 体固定在不动的支撑平 面上,形成的装置为固 定铰支座.
2012年3月6日 Tuesday
(2) 按荷载的作用范围
集中荷载:荷载的作用面积相对于总面积是微小的。 分布荷载:分布作用在一定面积或长度上的荷载,如风、雪、自重等荷载。
(3) 按荷载作用的性质
静力荷载:大小、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢,不使结构产生 显著的加速度。例如结构自重、楼面活载等; 动力荷载:随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用或消失的荷载,使结构 产生显著的加速度。
2012年3月6日 Tuesday
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3、根据研究对象分清内、外力。受力图上只画外力, 不画内力 一个力,属于外力还是内力,因研究对象的不同,有 可能不同。当物体系统拆开来分析时,原系统的部分 内力,就成为新研究对象的外力。 无特殊说明,不计杆重。 4、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致, 相互协调,不能相互矛盾,注意作用力与反作用力。 若某一处的约束反力的方向一旦设定,在整体、局 部或单个物体的受力图上要与之保持一致。
• 二力杆可承受拉力和压力 • 二力杆内力处处相等
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二力杆约束
C B FB
FC
2012年3月6日 Tuesday
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6 球铰链
球铰链(球铰)
球铰是一种的空间连接铰,它有两个部件组成,球与 球壳。该铰只允许两部件绕公共的球心相对转动。 约束力通常用三个正交的分力表示 Fy Fz Fx
注意:车辆荷载、风荷载和地震荷载通常在设计中简化为静力荷载,但在特殊情 况下要按动力荷载考虑。
(4) 按荷载位置的变化
固定荷载:作用位置固定不变的荷载,例如风、雪、结构自重等。 移动荷载:可以在结构上自由移动的荷载,例如吊车梁上的吊车荷载、公路 桥梁上的汽车荷载就是移动荷载。
2012年3月6日 Tuesday
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大桥
2012年3月6日 Tuesday
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3)可动铰支座
可在起支撑表面上移动
约束特点: 约束力沿支撑表面的法线,作用线过铰链中心
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可动铰支座
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
辊轴约束的一些形式
2012年3月6日 Tuesday
2012年3月6日 Tuesday
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例题3-1
重为P的混凝土圆管,放在光滑的斜面上,并在A用绳索拉住 ,如图a所示,试画出混凝土圆管的受力图。
2012年3月6日 Tuesday
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例题:判断对错
对图(a)中的AB杆受力分析,(b)、(c)图哪个是正确的?
2012年3月6日 Tuesday
作用在物体上的力有: 主动力:各种已知力,如重力,风力,气体压力等。 被动力: 各种约束反力,按约束的性质定。 受力分析:去之以物,代之以力
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
画物体受力图步骤:
1 确定研究对象,取分离体; 整体或局部 2 先画上主动力; 一切照画,不要改变。 3 再画出约束反力。 按约束的性质确定约束力。
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例题5
画出下列各构件的受力图 注意二力杆
方法1
方法2
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画受力图应注意的问题
1、不要漏画力 一般情况下,物体之间通过接触产生相互作用力,要 分清研究对象都与周围哪些物体相接触,接触处必有 力,力的方向由约束类型而定。 2、不要画错力 约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画,不 能凭直观或根据主动力的方向来简单推想。
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齿轮啮合
2012年3月6日 Tuesday
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3 光滑圆柱铰链约束
1)中间铰链约束
如图,将两个物体穿成直径相同的圆孔,再用直径略小的圆柱 体(称销子)将两个物体连接上,形成的装置称中间铰链。
约束力特点: 约束力作用点在接触点,作用线垂直于轴线并通过 轴心,但方向不能确定,通常用正交分力Fx、Fy来 表示铰链约束力 。
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受力分析(光滑面约束)
2012年3月6日 Tuesday
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例题3-2 Байду номын сангаас断二力杆
水平梁AB在A端用铰链固定,B端用斜杆BC支撑,斜杆在两端B和C处 P2 P1 均采用铰链连接,梁上放一电动机。设梁重 ,电动机重 杆重量不计。试分别画出杆BC和梁AB的受力图。
注意判断二力杆
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7 轴承约束
向心轴承
两个方向约束力
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向心轴承
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止推轴承
三个方向约束力
2012年3月6日 Tuesday
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§ 3.3 物体的受力分析与受力图
解决力学问题时,首先要选定需要进行研究的物体,即选择研究 对象;然后根据已知条件,约束类型并结合基本概念和公理分析它的 受力情况,这个过程称为物体的受力分析。
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常见分布载荷
2012年3月6日 Tuesday
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§3.2 工程常见约束与约束力
自由物体——空间运动不受任何限制的物体,如飞机、导弹、航天器 受约束物体——空间运动受到限制的物体,如汽轮机、车轮。 工程中大部分研究对象都是非自由体, 约束(constraint )—— 物体运动过程中所受到的限制。 约束的作用表现为约束力。 约束力——约束对物体的作用力。约束力是一种被动力,其大小 不能预先确定,方向总是与约束力所能阻止的运动方向相反。 主动力-----那些主动地作用于物体,改变其运动状态的力称为主动力。 主动力的大小和方向通常是预先给定的,其变化规律是空间和时间的确 定数。如重力,
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例题3-3
水平梁AB受均匀分布的荷载q(N/m)的作用,梁的A端为固定铰支座,B 端为滚动铰支座,试画出梁AB的受力图。
2012年3月6日 Tuesday
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例题3-4
分析图示的结构中各杆受力,不计重力。
注意各种铰约束,判断二力杆
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
在理论力学中,将物体所受约束理想化,即保留主要性质、忽略次要因素,得到 几种工程中常见的约束及约束力。
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起吊装置
2012年3月6日 Tuesday
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1 柔索约束
由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束。 约束力特点: 恒为拉力,它们的约束反力是作用在接触点, 方向沿绳索背离物体。
第三章
物体的受力分析及受力图
2012年3月6日 Tuesday
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§ 3.1 载荷
荷载分类:
(1) 按作用时间的久暂
恒载:长期作用于结构上的不变荷载,其大小、方向、作用位置是不变的。 例如结构的自重 、安装在结构上的设备重量等; 活载:建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载。例如吊车荷载、结构 上的人群、风、雪等荷载。
例题
画出下列各构件的受力图
圆柱O
杆AB
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例题4
画出下列各构件的受力图
整体受力图
2012年3月6日 Tuesday
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杆DC为二力杆
杆AC受力图
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
受力分析(注意固定端约束)
2012年3月6日 Tuesday
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4 固定端约束
将物体的一端完全固定在另一个物体上就形成了固定端约束 平面固定端约束力
2012年3月6日 Tuesday
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路灯杆
2012年3月6日 Tuesday
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固定端约束简化
燕尾槽
2012年3月6日 Tuesday
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5 二力杆约束
不计杆重,又没有其它主动力作的刚性杆件,这种只在铰 点受两个力而处于平衡的构件称为二力构件,简称二力杆 刚体在二力作用下平衡的充要条件是: 此二力必等值、反向、共线 。
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