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第四章平面图形的几何性质 为什么要研究平面图形的几何性质材料力学的研究对象为杆件 杆件的横截面是具有一定几何形状的平面图形 杆件的承载能力 不仅与截面大小有关 而且与截面的几何形状有关 第四章平面图形的几何性质 课堂小实验相同的材料 相同的截面积 截面的几何形状不同 承载能力差异很大 第四章平面图形的几何性质 研究平面图形几何性质的方法 化特殊为一般实际杆件的横截面 第四章平面图形的几何性质 平面图形的几何性质包括 形心 静矩 惯性矩 惯性半径 极惯性矩 惯性积 主惯性轴 主惯性矩等 4 1概述 4 2静矩和形心 4 3惯性矩和惯性积 4 4平行移轴公式 第四章平面图形的几何性质 第四章平面图形的几何性质 4 2静矩和形心1静矩 2形心 4 1概述 量纲 长度 3 单位 m3 cm3 mm3 静矩是对轴而言 表明 平面图形对某一轴的静矩等于图形面积乘以相应的形心坐标 A 静矩的值可以是正值 负值 或零 几点讨论 8 图形对形心轴的静矩为零 反之图形对某轴的静矩为零 则此轴一定过图形的形心 图形对对称轴的静矩一定为零 C 形心确定的规律 1 图形有对称轴时 形心必在此对称轴上 2 图形有两个对称轴时 形心必在此两对称轴的交点处 B 静矩的几个规律 常见的一些组合图形 3组合图形的静矩和形心 组合图形对某一轴的静矩等于各个简单图形对同一轴的静矩的代数和 解 已知 矩形截面b h求 sz和sy 11 例试确定下图的形心 80 10 10 图 a 解 1 图形分割及坐标如图 a 2 求形心 4 3惯性矩和惯性积 1惯性矩 量纲 m4 mm4 惯性矩是对轴而言 惯性矩的取值恒为正值 已知 矩形求 Iy和Iz解 2惯性半径 3极惯性矩 2020 3 17 15 可编辑 2空心圆 1圆 圆和空心圆的极惯性矩计算 5组合图形的惯性矩 4惯性矩与极惯性积的关系 已知 实心圆截面直径D 空心圆截面直径D d 求 Iy和Iz 解 1实心圆 2空心圆 6惯性积 惯性积则可能为正值 负值 也可能等于零 图形对y z两轴的惯性积 微元对x y轴的惯性积为 1 y z之一为图形对称轴则Iyz 0 2 惯性积为零的一对坐标轴称为惯性主轴 3 通过形心的主轴称为形心主轴或形心惯性主轴 4 4平行移轴公式 平行移轴公式是指图形对于互相平行轴的惯性矩 惯性积之间的关系 即通过已知图形对于一对坐标的惯性矩 惯性积 求图形对另一对坐标的惯性矩与惯性积 4 4平行移轴公式 图形对平行于形心轴的y z轴的惯性矩和惯性积为 图形对形心轴的惯性矩和惯性积为 注意 1 两平行轴中 必须有一轴为形心轴 截面对任意两平行轴的惯性矩间的关系 应通过平行的形心轴惯性矩来换算 2 截面图形对所有平行轴的惯性矩中 以对形心轴的惯性矩最小 已知 T形截面 求 Izc 100 20 140 20 c c1 c2 yc1 yc z y zc 25 解
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