模块一 工程构件的受力分析.ppt

1 理解力的概念和平衡的概念 了解静力学的基本公理 2 能叙述力的作用效果 任务一认识力 任务1 已知图中小车受到图示的力的作用 试说明图中的力对车的作用效果是什么 任务2 已知图中杠杆受到图示的力的作用 试说明图中的力对杠杆的作用效果是什么 一 力及力系的概念 1 力 1 力的概念 力是物体之间相互的机械作用 2 力的作用效应运动效应 外效应 变形效应 内效应 3 力的三要素大小 方向 作用点 力对物体的作用效果 黑斜体大写字母f表示力的矢量 普通斜体大写字母f表示力的大小 力在图中的表示形式 2 力系 1 力系的概念 力系是指作用在物体上的一群力 2 平衡 指物体相对于地球保持静止或做匀速直线运动的状态 3 平衡力系 使物体保持平衡的力系 二 静力学基本公理 公理1 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力 可以合成为一个合力 合力的作用点仍在该点 合力的大小和方向 由这两个力为边所构成的平行四边形的对角线确定 两个力首尾相连 合力即为第一个力的首端指向第二个力的尾端 公理2 二力平衡公理 作用在刚体上的两个力 使刚体处于平衡的充分和必要条件是 这两个力大小相等 方向相反 且作用在同一直线上 公理3 加减平衡力系公理 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系 并不改变原力系对刚体的作用效果 推论 力的可传性定理 作用于刚体上某点的力 可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点 并不改变该力对刚体的作用效果 公理4 三力平衡汇交公理 若刚体受三个力作用而平衡 且其中两个力的作用线相交于一点 则此三个力必共面且汇交于同一点 公理5 作用与反作用公理 两个物体间的作用力与反作用力总是同时存在 且两力大小相等 方向相反 沿着同一条直线分别作用在两个物体上 任务一 小车在力f作用下 从静止转变为直线运动 任务二 杠杆在力f作用下 绕着支点发生转动 1 理解均布载荷 力矩和力偶的概念及受力特点 2 能计算集中力 均布载荷 力矩和力偶的大小 任务二计算集中力 均布载荷 力矩 力偶 任务1 计算f对a点的矩 任务2 计算均布荷载对a点的矩 任务3 计算图中三个力的合力对a点的矩 一 集中力 1 力在直角坐标轴上的投影 力f在x轴和y轴上的投影分别为 正负规定 由投影的始端a到末端b的指向与坐标轴的正向一致时 投影为正 反之为负 2 已知力的投影求合力 已知力f在平面直角坐标系xoy上的投影分别为fx和fy 则力f为 3 合力投影定理 若作用于一点的n个力f1 f2 fn的合力为fr 则 合力fr在某轴上的投影 等于各分力在同一轴上投影的代数和 二 分布力 1 均布载荷 2 非均布载荷 三 平面力对点的矩 力矩 1 力对点的矩 力矩 力f对o点的矩为 正负规定 力使物体绕矩心逆时针转动为正 反之为负 2 合力矩定理 设作用于平面内一点的n个力f1 f2 fn的合力为fr 则该合力对某点的力矩等于各个分力对该点力矩的代数和 四 力偶 1 力偶及力偶矩 大小相等 方向相反 作用线平行但不共线的两个力组成的特殊力系 称为力偶 力偶的大小用力偶矩来度量 力偶矩的大小 正负规定 逆时针转动为正 反之为负 2 力偶与力偶矩的性质 1 力偶没有合力 既不能与一个力等效 也不能与一个力平衡 2 力偶对任意点取矩都等于力偶矩 与矩心位置无关 3 只要保持力偶矩不变 力偶可在其作用面内任意移转 且可以同时改变力偶中力的大小与力偶臂的长短 对刚体的作用效果不变 任务1 任务2 任务3 案例 对图示桥墩进行受力分析 假设桥墩顶部受到梁传来的竖向载荷p1 850kn p2 300kn 以及车辆传来的制动力f1 165kn 桥墩自重g 2043kn 墩身受到风力f2 78kn 求合力对o点的力矩 任务三认识约束力 1 熟悉常见约束的类型及其受力特点 2 能画出约束的约束力 任务 认识常见的约束 并画出约束力 一 柔性约束 柔性约束的约束力 恒为拉力 二 光滑接触面约束 约束反力作用在接触点 方向沿接触表面的公法线 并指向被约束物体 恒为压力 三 光滑圆柱铰链约束 限制连接杆间的相对移动 而不限制相对转动 一般分解成两个相互垂直的力 四 支座 1 固定铰支座 限制构件的移动 但不限制转动 一般分解成两个相互垂直的力 固定铰支座在计算简图中的其他表现形式 2 活动铰支座 限制构件沿垂直于支撑面方向的移动 活动铰支座在计算简图中的其他表现形式 3 固定支座 限制嵌固端在任何方向的移动和转动 公路桥梁橡胶支座 桥梁及支座图 支座 任务四画杆件的受力图 能对工程构件 如桥梁 桥墩 基础等 进行受力分析 并能画受力图 任务 对图中的拱桥进行受力分析 并画出受力图 一 单个物体的受力分析 受力分析思路1 取物体为研究对象 2 对研究对象画受力图 1 先画主动力 2 再画约束力 二 物体系统的受力分析 受力分析思路 1 取物体系统为研究对象 2 对研究对象画受力图 1 先画主动力 2 再画约束力 只画系统外的物体对系统的约束力 1 画计算简图 2 取拱ab并画受力图 3 画受力图 案例1 对图中的平衡杆ab进行受力分析 并画受力图 案例2 对图中的梁进行受力分