结构和构件受力分析.ppt

结构和构件的受力分析 第一节 约束与约束反力 自由体：可以在空间作任意运动的物体，如飞机、火箭等； 非自由体：受到其它物体的限制，沿着某些方向不能运动的 物体。如悬挂的重物。 约束：阻碍物体运动的限制。约束通常是通过物体间的直接 接触形成的。 约束反力：当物体沿着约束所阻碍的运动方向运动或有运动 趋势时，约束对其必然有力的作用，以限制其运动，这种力 称为约束反力。简称反力。约束反力的方向总是与约束所能 阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就在 约束与被约束的物体的接触点，大小可以通过计算求得。 一、柔性约束 柔索的约束反力作用于接触点，方向沿柔索的中心 线而背离物体，为拉力。如图所示。 F TA F TB A B A B 二、光滑接触面约束 光滑接触面约束反力作用于接触点，沿接触面的公法线且指向物体，为 压力。如图所示。 A 公法线 G F NA A G 公切线 公切线 三、光滑铰链约束 其约束反力作用在垂直于销钉轴线平面内，通过销钉中心 ，方向不定。为计算方便，铰链约束的约束反力常用过铰链中 心两个大小未知的正交分力Fcx，Fcy来表示如图所示。两个 分力的指向可以假设。 工程实例简化模型 A 铰链支座 结构简图 约束反力 四、固定铰支座 将结构物或构件用销钉与地面或机座连接就构成 了固定铰支座。固定铰支座的约束与铰链约束完全 相同。 固定铰链约束实际上也是光滑接触面约束 ，只有一个约束反力，但是约束反力的方位不 能确定，所以，就用它的两个分立来表示，一 般把这俩个力画在相互垂直的方向。 A A A A A F Ay F Ax F 简化记号和约束反力 五、辊轴支座 在固定铰支座和支承面间装有辊轴，就构成了 辊轴支座，又称活动铰支座。这种约束只能限制物 体沿支承面法线方向运动，而不能限制物体沿支承 面移动和相对于销钉轴线转动。所以其约束反力垂 直于支承面，过销钉中心指向可假设。如图。 结构简图工程实例 A A A F A 活动铰支座简图和约束反力的表示 六、链杆约束 两端以铰链与其它物体连接中间不受力且不计自重的刚 性直杆称链杆，这种约束反力只能限制物体沿链杆轴线方向 运动，因此链杆的约束反力沿着链杆,两端中心连线方向，指 向或为拉力或为压力。如图所示。链杆属于二力杆的一种特 殊情形。 结构实例 结构简图 A DC A C D A C D F 链杆支座 七、固定端约束 将构件的一端插入一固定物体（如墙）中，就构 成了固定端约束。在连接处具有较大的刚性，被约束的 物体在该处被完全固定，即不允许相对移动也不可转动 。固定端的约束反力，一般用两个正交分力和一个约束 反力偶来代替，如图所示。 A A F Ax m A F Ay 第二节 物体的受力分析与受力图 物体受力分析包含两个步骤骤：取分离体，画受力图图 。 1取脱离体：是把所要研究的物体解除约约束，即解除研究 对对象与其它部分的联联系； 2画受力图图：用相应应的约约束力代替解除的约约束， 画出其简图简图 受力图图。 受力图图是画出分离体上所受的全部力，即主动动力与 约约束力的作用点、作用线线及其作用方向。 主动动力是荷载产载产 生的力，实际实际 作用的力； 约约束力是解除联联系的作用力。 受力分析步骤： 1取研究对象；画脱离体图 2在脱离体上画所有主动力 3在脱离体上解除约束处按约束性质画出全 部约束力，假设一个正方向 A BC D A BC F F F B F B F A 物体受力分析步骤 A B C 1取研究对象；画脱离体图 F 2在脱离体上画所有主动力 F Ax F Ay 3在脱离体上解除约束处按约束性质 画出全部约束力，假设一个正方向 例1 画出翻斗的受力图。 解1取研究对象；画脱离体图 2在脱离体上画所有主动力 3在脱离体上解除约束处按约束性质 画出全部约束力，假设一个正方向 例22 简支梁两端分别为固定铰支座和可 动铰支座，在C处作用一集中荷载FP（图2 16a），梁重不计，试画梁AB的受力图。 F A BC A BC D A BC F F F B F B F A 解： A B C 1取研究对象；画脱离体图 F 2在脱离体上画所有主动力 X A Y A 3在脱离体上解除约束处按约束性质 画出全部约束力，假设一个正方向 例23 三铰拱桥由左右两拱铰接而成，如图217a 所示。设各拱自重不计，在拱AC上作用荷载F。试分 别画出拱AC和CB的受力图。 解 F C F B F C F A F C X A 例25 作图示系统的受力图。 FAy FAx FT FK 画脱离体图注意： （1）脱离体要彻底分离。