工程力学 习题课一
要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对 2、不要多画力 于受力体所受的每一个力,都应能明确地指出
它是哪一个施力体施加的。
3、画作用力与反作用力时,二者必须作用方位相同,指向 相反 。
4、受力图上不能再带约束。 即受力图一定要画在分离体上。
5、受力图上只画外力,不画内力。 内力:物体系统内部各物体之间的相互作用的力。它们成 对出现,组成平衡力系。
两部分梯子均有力作用,为什么在整体受 力图没有画出?
[例3]结构自重不计,试画结构整体及 各部件受力图。 (1)设轮C带销钉,此时杆AC、BC互 不接触,都与销钉(即轮C)接触, 杆AC、BC对销钉的作用力都作用在轮 C上。
(2)设AC杆带销钉,此时杆轮C、BC 互不接触,都与销钉(即AC)接触, 轮C、杆BC对销钉的作用力都作用在 AC上。 此时,整体、杆BC、重物E的受力图同前。
由此解得
W c o s W c o s F D B s in s in 2 0 0 k N
因为DBE是同一钢丝绳,故
y
x
F B EF D B200kN
Dθ
b
a
F
FD
FD=bc=10 kN FA=ca=22.5 kN,θ=26.5°
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例2-2 棘轮插爪构成的止逆装置,如图所示,已知提
升重量W=500 N,d1=42 cm,d2=24 cm,a=12 cm,h=5cm。求插爪及轴承所受的压力。
a
A
h
A。F。B
c FB
FC
a
O
FC W
。 b
W
FC=bc=680 N FB=ca=310 N
所求插爪及轴承所受的力与它们对于系统的约束力FB
及FC大小相等、方向相反,均为压力。
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例2-4 图示为一管道支架,由AB与CD杆组成,管道
通过拉杆悬挂在水平面杆AB的B端,每个支架 负担的管道重为2 kN,不计杆重。求杆CD所 受的力和支座A的约束力。
D y
A 45o 0.8m
CB 0.4m
FC
思考题 如图所示,各物体处于平衡,试判断各图中所画受
力图是否正确?原因何在?
用几何法求合成与平衡问题时,可采用图解或 应用几何关系数解两种方式。
例2-1 门式刚架如下图所示,在B点受一水平力
F=20 kN,不计刚架自重,求支座A、D的约束力。
FB
CF B
4m
A
D Aθ
FA 8m
C
c
FA FD
解得
W
F Csin4 5 o c o s4 5 ota n 4 .2 4k N
FAFccc oo ss45o 3.16kN
其中,tan1/3是由图示几何关系得到的。
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例2-5下图为一索式挖掘机简图。支杆AB由缆索BC支 持,土斗D的悬挂位置可借钢丝绳AD和跨过滑轮的钢
丝绳DBE决定。 已知土斗及其中土的总重为W=100
解:
右拱CB 为二力构件,其受力
图如图(b)所示
取左拱AC,其受力
图如图(c)所示
系统整体受力图如 图(d)所示
考虑到左拱AC三个力作用下
平衡,也可按三力平衡汇交定
理画出左拱 AC的受力图,如
图(e)所示
此时整体受力图如图(f) 所示
讨论:若左、右两拱都考 虑自重,如何画出各受力 图?
如图 (g)(h)(i)
习题课
重点: 支座形式及受力分析√ 物体受力分析√ 二力杆件的识别√ 三力汇交√ 力偶的平衡问题√
[例1]曲柄连杆机构,自重不计,所有接触处都光滑,机构
在 P 、M、 作用下平衡,画整体及各部件受力图。
M
X0 Y0
S'A SA
X0 Y0
S'B SB
NB
P NB
三、画受力图应注意的问题
1、不要漏画力 除重力、电磁力外,物体之间只有通过接触才 有相互机械作用力,要分清研究对象(受力体) 都与周围哪些物体(施力体)相接触,接触处 必有力,力的方向由约束类型而定。
A 45o C
θ
FA
B x
E W
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解: 取水平杆AB为研究对象,受力图如上页右图所示。
以θ表示约束力FA与AB的夹角,由平面汇交力系
的平衡方程得
F x 0 , F A c o s F C c o s 4 5 o 0
F y 0 , F A s i n F C s i n 4 5 o W 0
例7
水平均质梁 AB重为P1,电动机 重为 P2 ,不计杆CD的自重, 画出杆CD和梁AB的受力图。
解:
取 CD杆,其为二力构件,简称
二力杆,其受力图如图(b)
取AB梁,其受力图如图 (c)
CD 杆的受力图能
否画为图(d)所示?
若这样画,梁AB的受力
图又如何改动?
例8 不计三铰拱桥的自重与摩擦, 画出左、右拱 AB,CB的受力图 与系统整体受力图.
kN,α=30°,β=10°,γ=18°,δ=17°ε=7°,不
计支杆的自重,求平衡时支杆AB和缆索BC所受的力。
y
FDB
α+γ
α-β
D
FDA W
x
解: 首先取土斗D的悬挂点为研究对象,受力图 如右上图所示.取坐标系Dxy,列平衡方程
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F x 0 , F D B c o s F D A c o s 0 F y 0 , F D B s in F D A s in W 0
(3)设杆BC带销钉(一般不考虑此种情况) (4)设销钉独立
[例4]重为W的均质圆柱体O由杆及墙 支撑如图,不计杆重及各处摩擦,试 画各物体的受力图。
[例5] 画出下图机构整ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ及各构件的受力图
例6
屋架受均布风力 q(N/m),
屋架重为 P,画出屋架的受 力图.
解:取屋架 画出简图
画出主动力
画出约束力
外力:物体系统以外的其它物体给该系统的作用力。 一个力,属于外力还是内力,因研究对象的不同,有可能 不同。
6、整体受力图与部分受力图中同一个力的力符及方向必须一 致。 7 、正确判断二力构件。
8、受力图上,力符要用矢量表示。
受力图习题
[例2]图示结构,不计自重及摩擦,试画整 体及各构件受力图。
提问:左右两部分梯子在A处,绳子对左右
所求插爪及轴承所受的力与它们对于系统的约束力FB
及FC大小相等、方向相反,均为压力。
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例2-2 棘轮插爪构成的止逆装置,如图所示,已知提
升重量W=500 N,d1=42 cm,d2=24 cm,a=12 cm,h=5cm。求插爪及轴承所受的压力。
a
A
h
A。F。B
c FB
FC
a
O
FC W
。 b
W
FC=bc=680 N FB=ca=310 N