受力分析工程力学ppt课件

约束的基本类型和约束反力的特点,1.柔性约束,2.光滑面约束,3.光滑铰链约束,圆柱形销钉连接,固定铰支座,活动（可动）铰支座（辊轴支座）,内容回顾,1,教学内容：物体的受力分析、受力图教学目标：熟练掌握物体受力分析和画受力图的方法。,本次课主要内容,2,1-5受力分析方法与过程,工程设计中工程静力学主要包括以下内容：,分析作用在构件上的力，哪些是已知的，哪些是未知的。选择合适的研究对象，建立已知力和未知力之间的关系。应用平衡条件和平衡方程，确定全部未知力。,本章介绍前两方面的内容，关于平衡条件和平衡方程第三章中介绍。,3,一、受力分析无论是研究物体的平衡还是研究物体的运动规律，都需要分析物体的受力情况。1.隔离体（研究对象）2.受力分析3.受力图作用在物体上的力有：主动力,被动力(约束反力)。,将构件从所受的约束或与之相联系的物体中分离出来，这一过程称为解除约束，解除约束后的构件称为隔离体。,4,取研究对象；取隔离体（解除约束，一定不能在原图上画）；画上主动力；找接触点或连接点；画出约束反力。,二、受力分析的步骤,5,例1具有光滑表面、重力为Fw的圆柱体，放置在刚性光滑墙面与刚性凸台之间，接触点分别为A和B，如图所示，试画出圆柱体的受力图。,解：1.取研究对象圆柱体,2.解除约束，取隔离体,3.先画出主动力,4.根据约束类型，画出约束力,6,例2梁A端为固定铰链支座，B端为辊轴支座，支撑平面与水平面夹角30。梁重点C处作用有集中力FP。若不计梁的自重，试画出梁的受力图。,解：1.取研究对象AB梁。,2.解除约束，取隔离体。,3.先画出主动力。,4.根据约束类型，画出约束力。,7,例：重为P的均质圆柱夹在重为W的光滑均质板AB与光滑的铅垂墙之间，均质板在A端用固定铰链支座固定在铅垂墙上，在B端以水平绳索BE系在墙上。试画出圆柱C与板AB组成的刚体系整体的受力图及圆柱C与板AB的受力图。,8,解：,画约束反力时，一定要按照约束的固有性质画图，切不可主观臆断！,例3画出图中的球和杆AB的受力分析图,9,例4画出图中球O与杆AB的受力分析图,或者,10,等腰三角形构架ABC的顶点A，B，C都用铰链连接，底边AC固定，而AB边的中点D作用有平行于固定边AC的力F，如图所示。不计各杆自重，试画出杆AB和BC的受力图。,例5,11,解：,1.杆BC的受力图。,2.杆AB的受力图。,12,如图所示，梯子的两部分AB和AC在A点铰接，又在D，E两点用水平绳连接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不计，但在AB的中点处作用一铅直载荷F。试分别画出梯子的AB，AC部分以及整个系统的受力图。,例6,13,1.梯子整体的受力图。,解：,14,2.梯子AB部分的受力图。,3.梯子AC部分的受力图。,15,例7画出下列各构件的受力图,要分清销及各构件间的作用力,16,Ncx,Ncy,NBx,NBy,Ncx,Ncy,17,例8画出下列各构件的受力图,18,尖点问题,应去掉约束,应去掉约束,19,例9画出下列各构件的受力图,20,三、画受力图应注意的问题,除主动力外，只要物体相互接触，就一定存在有机械作用。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。,2、不要多画力,要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对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。,1、不要漏画力,21,约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。,即受力图一定要画在分离体上。,22,一个力，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。,对于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。,只要构件的两端是铰链连接，两端之间没有其他外力作用，则这一构件必为二力构件。,23,如图所示的三铰拱桥，由左右两拱桥铰接而成。设各拱桥的自重不计，在拱上作用有载荷F，试分别画出左拱和右拱的受力图。,F,物体的受力分析,24,1.右拱BC的受力图。,解：,F,25,2.左拱AC的受力图。,F,26,受力分析总结：,画出研究对象的主动力。,分析研究对象每一处的约束，根据约束的特征分析约束力。,应用公理、推论（二力构件二力共线、三力平衡汇交）确定某些约束力的方向。,物体互相接触，应用作用与反作用定律分析（画系统的受力图时，内力是平衡力系可去掉不画；系统、部分、单个刚体受力图的力的符号、方向要协调）。,明确研究对象，将研究对象从系统中隔离出来。,27,受力分析时注意以下两点很重要。1.研究对象的选择有时不是惟一的，需要根据不同的问题，区别对待。基本原则：所选择的研究对象上应当既有未知力，又有已知力，或者已经求得的力；同时，通过研究对象的平衡分析，能够求得尽可能多的未知力。2.分析相互连接的构件受力时，要注意构件与构件之间的作用力与反作用力。,28,结论与讨论,1.关于约束与约束力约束力决定于约束类型，故要正确分析构件所受约束的类型。当约束力的作用线或指向仅凭约束性质不能确定时，可将其分解为两个相互垂直的约束分力。,2.关于受力分析受力分析步骤,3.关于二力构件主要构件的两端是铰链连接，两端之间没有其他外力作用，则这一构件必为二力构件。,4.关于工程静力学中某些原理的适用性,29,作业：（1-2,1-3,1-4）1-5，1-6，1-7,30,如图所示，重物重G=20kN,用钢丝绳挂在支架的滑轮B上，钢丝绳的另一端绕在铰车D上。杆AB与BC铰接，并以铰链A，C与墙连接。如两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦和滑轮的大小，试画出杆AB和BC以及滑轮B的受力图。,例题2,A,B,D,C,31,1.杆AB的受力图。,解：,2.杆BC的受力图。,A,B,D,C,32,3.滑轮B(不带销钉）的受力图。,4.滑轮B(带销钉）的受力图。,33,用力F拉动碾子以轧平路面,重为P的碾子受到一石块的阻碍，如图所示。试画出碾子的受力图。,例题3,34,碾子的受力图为:,解：,例题3,35,在图示的平面系统中，匀质球A重P1，本身重量和摩擦不计的理想滑轮C和柔绳维持在仰角是q的光滑斜面上，绳的一端挂着重P2的物块B。试分析物块B,球A和滑轮C的受力情况，并分别画出平衡时各物体的受力图。,例题4,36,解：,例题4,37,如图所示压榨机中，杆AB和BC的长度相等，自重忽略不计。A，B，C，E处为铰链连接。已知活塞D上受到油缸内的总压力为F。试画出杆AB，活塞和连杆以及压块C的受力图。,例题6,38,解：,1.杆AB的受力图。,2.活塞和连杆的受力图。,3.压块C的受力图。,39,如图所示平面构架，由杆AB，DE及DB铰接而成。钢绳一端拴在K处，另一端绕过定滑轮和动滑轮后拴在销钉B上。重物的重量为P，各杆和滑轮的自重不计。（1）试分别画出各杆，各滑轮，销钉B以及整个系统的受力图；（2）画出销钉B与滑轮一起的受力图；（3）画出杆AB，滑轮，钢绳和重物作为一个系统时的受力图,例题7,40,1.杆BD（B处为没有销钉的孔）的受力图。,解：,2.杆AB（B处仍为没有销钉的孔）的受力图。,41,3.杆DE的受力图。,4.轮(B处为没有销钉的孔）的受力图。,42,5.轮的受力图。,6.销钉B的受力图。,7.销钉B与滑轮一起的受力图。,43,8.整体的受力图。,9.杆AB，滑轮，以及重物、钢绳（包括销钉B）一起的受力图。,44,重为P的重物悬挂在滑