物体的受力分析第一章学习教案

1、会计学1物体物体(wt)的受力分析第一章的受力分析第一章第一页，共100页。第1页/共100页第二页，共100页。第2页/共100页第三页，共100页。第3页/共100页第四页，共100页。第一章第一章 物体的受力分析物体的受力分析(fnx)(fnx)和平衡方程和平衡方程简化简化(jinhu)平衡平衡力系的 静力学-研究物体在力的作用(zuyng)下处于平衡的规律 平衡平衡 : 静止和保持匀速直线运动静止和保持匀速直线运动研研 究究 对对 象象： 构件构件指宏观可见物体，如桥梁、汽车、塔、化工设备等。本章任务本章任务：搞清处于平衡状态下的构件上的全部外力（个数、作用线位置、大小）第4页/共10

2、0页第五页，共100页。表面力（分布在物表面力（分布在物体表面上的力，如体表面上的力，如风力、水压力）；风力、水压力）；当力的作用面积很当力的作用面积很小时，可以认为作小时，可以认为作用在一点上，称为用在一点上，称为集中力。当力的作集中力。当力的作用范围比较大时称用范围比较大时称为分布力。为分布力。力的三要素：大力的三要素：大小，方向，作用点。小，方向，作用点。NG第5页/共100页第六页，共100页。静力学中只研究受力分析和平衡，不静力学中只研究受力分析和平衡，不研究变形问题，本章中讨论的研究变形问题，本章中讨论的物体均可看做刚体。物体均可看做刚体。第6页/共100页第七页，共100页。FF

3、 F = FF = F 第7页/共100页第八页，共100页。第8页/共100页第九页，共100页。推论: 力的可传性原理: 作用于刚体(gngt)上的力，可以沿其作用线滑移， 而不改变对刚体(gngt)的作用效果。F1=F2=FAFF1F2BBAF2第9页/共100页第十页，共100页。第10页/共100页第十一页，共100页。（1）被动力）被动力（2）约束反力的大小取决于施加）约束反力的大小取决于施加于非自由体上的主动力的大小；方向于非自由体上的主动力的大小；方向与它所阻碍的非自由体运动方向相反；与它所阻碍的非自由体运动方向相反；作用点是非自由体与物体的接触点。作用点是非自由体与物体的接触

4、点。第11页/共100页第十二页，共100页。约束特点约束特点(tdin)：柔性约束体只受拉，不受压，限制物体：柔性约束体只受拉，不受压，限制物体沿柔性体被拉直的方向运动。约束反力作用在接触点，方向沿柔性体被拉直的方向运动。约束反力作用在接触点，方向沿柔性体轴线，背离被约束物体。是离点而去的力。沿柔性体轴线，背离被约束物体。是离点而去的力。第12页/共100页第十三页，共100页。第13页/共100页第十四页，共100页。第14页/共100页第十五页，共100页。NP第15页/共100页第十六页，共100页。第16页/共100页第十七页，共100页。3、圆柱铰链、圆柱铰链(jiolin)约束约

5、束 约束特点：限制了非自由体在与销钉轴线垂直的平面内两个方约束特点：限制了非自由体在与销钉轴线垂直的平面内两个方向的移动，但不能限制该平面内的转动。在该平面内有两个坐向的移动，但不能限制该平面内的转动。在该平面内有两个坐标标(zubio)方向的约束反力，约束反力过接触点，作用线和坐方向的约束反力，约束反力过接触点，作用线和坐标标(zubio)平行，但指向不定。平行，但指向不定。第17页/共100页第十八页，共100页。A第18页/共100页第十九页，共100页。（1）固定铰支座）固定铰支座第19页/共100页第二十页，共100页。固定固定(gdng)铰支座的几种表铰支座的几种表示示:第20页/

6、共100页第二十一页，共100页。第21页/共100页第二十二页，共100页。（2）可动铰支座）可动铰支座(zh zu)约束特点：限制了非自由体在与销钉轴线垂直的平面内一个方向约束特点：限制了非自由体在与销钉轴线垂直的平面内一个方向（指向（指向(zh xin)基础面）的移动，但不能限制与基础面平行的移基础面）的移动，但不能限制与基础面平行的移动，也不能限制转动。在该平面内有一个约束反力，约束反力过接动，也不能限制转动。在该平面内有一个约束反力，约束反力过接触点，作用线和基础面垂直，指向触点，作用线和基础面垂直，指向(zh xin)非自由体。非自由体。第22页/共100页第二十三页，共100页。

7、可动铰支座的几种可动铰支座的几种(j zhn)表示表示:第23页/共100页第二十四页，共100页。第24页/共100页第二十五页，共100页。第25页/共100页第二十六页，共100页。第26页/共100页第二十七页，共100页。例：分别例：分别(fnbi)画出圆及杆画出圆及杆AB的受力图。的受力图。600ACBP第三节第三节 分离分离(fnl)(fnl)体体和受力图和受力图基本概念：选取研究对象，将所要研究的物体从周围物体中单独拿出来，基本概念：选取研究对象，将所要研究的物体从周围物体中单独拿出来，称之为分离体。然后将分离体所受的主动力和约束反力画在分离体上，称称之为分离体。然后将分离体所

8、受的主动力和约束反力画在分离体上，称为为(chn wi)受力图。受力图。解：解：PN1N2ABYAXASBCN2 没有特殊说明时均忽略摩擦力和构件自重！没有特殊说明时均忽略摩擦力和构件自重！第27页/共100页第二十八页，共100页。 （1）取分离体：根据问题的要求确定研究对象，将它从周围物体的）取分离体：根据问题的要求确定研究对象，将它从周围物体的约束中分离出来，单独画出研究对象的轮廓图形；约束中分离出来，单独画出研究对象的轮廓图形； （2）画已知力：载荷，特意指明的重力等，不特意指明重力的构件都）画已知力：载荷，特意指明的重力等，不特意指明重力的构件都是不考虑是不考虑(kol)重力的；重力

9、的； （3）画约束反力：确定约束类型，根据约束性质画出约束反力。）画约束反力：确定约束类型，根据约束性质画出约束反力。第28页/共100页第二十九页，共100页。 * 是否与二力构件相连，是是否与二力构件相连，是,则由二力构件的分离体图确定则由二力构件的分离体图确定(qudng) 二力构件的连接点受力方向，而它的相反二力构件的连接点受力方向，而它的相反方向（反作用力的方向）就是所求方向方向（反作用力的方向）就是所求方向; 根据主动力系和约束的性质确定反力方向，如果指向根据主动力系和约束的性质确定反力方向，如果指向确定不了，可以先假设，后根据计算结果调整；确定不了，可以先假设，后根据计算结果调整

10、；根据实际需要确定研究对象，可先简单后复杂构件，或先整体后根据实际需要确定研究对象，可先简单后复杂构件，或先整体后局部构件进行研究；局部构件进行研究；第29页/共100页第三十页，共100页。例例1 曲柄曲柄(qbng)冲压机的受力分析冲压机的受力分析第30页/共100页第三十一页，共100页。例例2 悬臂吊车悬臂吊车(dioch)的受力分析的受力分析第31页/共100页第三十二页，共100页。第32页/共100页第三十三页，共100页。第33页/共100页第三十四页，共100页。第34页/共100页第三十五页，共100页。力矩的特点力矩的特点:1、 力力F对对O点之矩不仅取决于力的点之矩不仅

11、取决于力的大小，同时还与矩心的位置有关；大小，同时还与矩心的位置有关；2 、力、力F对任一点之矩，不会因该力对任一点之矩，不会因该力沿其作用线移动而改变，因为沿其作用线移动而改变，因为(yn wi)此时力臂和力的大小均未改变；此时力臂和力的大小均未改变；3 、力的作用线通过矩心时，力矩、力的作用线通过矩心时，力矩等于零；等于零；4 、互相平衡的二力对同一点之矩、互相平衡的二力对同一点之矩的代数和等于零；的代数和等于零；5 、作用于物体上的力可以对物体、作用于物体上的力可以对物体内外任意点取矩计算。内外任意点取矩计算。例题(lt)3-1 如图所示：F=200N,=60，l=40cmF 使物体使物

12、体 绕绕O点转动效应的物理量称点转动效应的物理量称为力为力F 对对O点的力矩。点的力矩。O称为力矩中心。称为力矩中心。点到力的作用点到力的作用(zuyng)线的垂直距离线的垂直距离称为力臂。称为力臂。力矩的单位力矩的单位：牛顿米牛顿米(Nm) 或千牛顿米或千牛顿米(kNm)F 一、力对点之矩一、力对点之矩(力矩力矩) +_F对对O点之矩：力矩点之矩：力矩Mo(F)=Fd第五节第五节 力矩力矩 力偶力偶 力的平移力的平移第35页/共100页第三十六页，共100页。二、力偶二、力偶(l u)与力偶与力偶(l u)矩矩1、概念、概念(ginin)大小相等方向相反作用线互相平行大小相等方向相反作用线互

13、相平行的两个力叫做力偶。并记为（的两个力叫做力偶。并记为（F，F）。）。力偶中两个力所在的平面叫力偶作力偶中两个力所在的平面叫力偶作用面。用面。两个力作用线间的垂直距离叫力偶两个力作用线间的垂直距离叫力偶臂。臂。h二、力偶(l u)第36页/共100页第三十七页，共100页。力偶矩的单位力偶矩的单位(dnwi)：牛顿米（牛顿米（Nm)或千或千牛顿米牛顿米(kNm)yxoFhF力偶无合力力偶无合力力偶力偶(l u)矩：力偶矩：力偶(l u)对物体转动效对物体转动效应的度量。应的度量。+_oFAFxh2 2、力偶、力偶(l u)(l u)的性质的性质(1)力偶的两个力对其作用面内任一点力偶的两个力

14、对其作用面内任一点之矩的代数和恒等于该力偶的力偶矩，之矩的代数和恒等于该力偶的力偶矩，而与矩心位置无关。而与矩心位置无关。第37页/共100页第三十八页，共100页。第38页/共100页第三十九页，共100页。3、平面、平面(pngmin)力偶系的简化与平衡力偶系的简化与平衡第39页/共100页第四十页，共100页。R A的方位的方位(fngwi)不定。但根据力偶只能与力偶相平衡的性质不定。但根据力偶只能与力偶相平衡的性质，可知力，可知力RA必与力必与力RB组成一个力偶，即组成一个力偶，即RA= -RB，RA和和RB的的指向假设如图。指向假设如图。 计算结果计算结果RA、RB皆为正值，表示皆为

15、正值，表示(biosh)它们假设的指向与实际的指向相同。它们假设的指向与实际的指向相同。5mABmAB解解：（：（1）取梁取梁AB为研究对象为研究对象（3）列平衡）列平衡(pnghng)方程求未知量方程求未知量 由力偶系的平衡由力偶系的平衡(pnghng)方方程有程有 （2）画受力图）画受力图由支座的约束由支座的约束性质可知，性质可知，RB的方位为铅直，而的方位为铅直，而mRARB第40页/共100页第四十一页，共100页。A.F三、力的平移三、力的平移(pn y)定理定理F=F= FO.FFOM F.结论结论: : 作用在刚体上的力可以平移到刚体内作用在刚体上的力可以平移到刚体内(t ni)

16、(t ni)任意任意指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对指定点之矩。个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对指定点之矩。 M=Mo M=Mo（F F）A A点力点力B B点点第41页/共100页第四十二页，共100页。第42页/共100页第四十三页，共100页。第43页/共100页第四十四页，共100页。Fn F3 F2 F1 O FR O F1 F2 F3 Fn 第六节第六节 平面汇交力系的简化与平衡平面汇交力系的简化与平衡一、简化的几何法平衡的几何条件第44页/共100页第四十五页，共100

17、页。FR O F1 F2 F3 Fn FR O F1 F2 F3 Fn 合力 FR=Fi合力 FR 为力多边为力多边形的封闭边形的封闭边汇交力系平衡汇交力系平衡的几何条件的几何条件: : 力多边形自行封闭力多边形自行封闭第45页/共100页第四十六页，共100页。例:图示重物重为Q=30kN,由绳索AB、AC悬挂，求AB、AC的约束反力。600CBAQ300A.解：取力系的汇交点A为研究对象 作受力图QTB TC QTC 600300 按一定比例尺作出已知力Q的大小和方向 根据汇交力系平衡的几何条件,该三个力所构成的力三角形必自行封闭,故可在力Q的始端和末端画出TB和TC TB 按同样的比例即

18、可量得TB和TC的大小。第46页/共100页第四十七页，共100页。O Fn F3 F2 F1 结论:YFFXFFyRyxRxxFR O F1 F2 F3 Fn y二、 简化与平衡(pnghng)的解析法第47页/共100页第四十八页，共100页。4 4、简化的解析法、简化的解析法 YFFXFFyRyxRx2222)()(YXFFFRyRxR00YX上式即为平面汇交力系的平衡方程5 5、平面汇交力系的平衡方程及其应用、平面汇交力系的平衡方程及其应用 平面汇交力系平衡 FR = 0第48页/共100页第四十九页，共100页。1).取研究(ynji)对象 -力系的汇交点AA.QTC 3).建立(j

19、inl)坐标系yx4).列出对应(duyng)的平衡方程00YXTB 例:图示重物重为Q=30kN,由绳索AB、AC悬挂，求AB、AC的约束反力。600CBAQ3005).解方程解：2）作受力图030sin60sin00CBTT030cos60cos00QTTCB第49页/共100页第五十页，共100页。Fn F3 F2 F1 定义：如果作用在物体定义：如果作用在物体(wt)(wt)上诸力的作用线都分布在上诸力的作用线都分布在同一平面内，不汇交于同一点，也不互相平行，这种力系同一平面内，不汇交于同一点，也不互相平行，这种力系称为平面一般力系（简称平面力系）称为平面一般力系（简称平面力系）第七节

20、第七节 平面力系的简化平面力系的简化(jinhu) (jinhu) 合力矩定合力矩定理理第50页/共100页第五十一页，共100页。一、平面一般一、平面一般(ybn)力力系的简化系的简化F3 F2 F1 Fn Fn F1 OMn .M3 M1 F2 F3 M2 O 简化(jinhu)中心O.MO 主矢主矢 =Fi i 与简化中心无关 MO主矩主矩 MO = =Mo(Fi) 与简化 中心有关第51页/共100页第五十二页，共100页。讨论(toln) :主矢 =Fi 其大小O.MOyx第52页/共100页第五十三页，共100页。 0, MO = 0, 原力系为一平衡力系。.合力矩定理(dngl)

21、：当平面一般力系具有合力时，合力对平面内任一点的 矩就等于该力系的各分力对同一点的矩的代数和。1、平衡方程的基本形式(xngsh)平面一般力系 平 衡 0, MO = 0 二、平面二、平面(pngmin)一般力系的平衡方程及其一般力系的平衡方程及其应用应用O.d.RF第53页/共100页第五十四页，共100页。第54页/共100页第五十五页，共100页。第55页/共100页第五十六页，共100页。第56页/共100页第五十七页，共100页。第57页/共100页第五十八页，共100页。TNB G平面(pngmin)一般力系的平衡方程:例5:求A、B两处的约束反力及绳子(shng zi)的拉力解:

22、.取研究(ynji)对象小车.做受力图.建立适当的坐标轴. 判断力系类型，列出对应的平衡方程.解方程NA xyCGBATCabh平面一般力系第58页/共100页第五十九页，共100页。2、平衡方程的其它(qt)形式基本(jbn)形式 一矩式二矩式 ABx轴三矩式 A、B、C不共线(n xin)注意：不论采用哪种形式的平衡方程，其独立的平衡方程的个数只有三个，对一个物体来讲注意：不论采用哪种形式的平衡方程，其独立的平衡方程的个数只有三个，对一个物体来讲,只能解三个未知量只能解三个未知量,不得多列！不得多列！第59页/共100页第六十页，共100页。例7：图示构架(u ji)，P=1kN，AE=B

23、E=CE=DE=1m，求A处的反力及BC的内力。ABCDEP解：先整体(zhngt)求A处反力：XAYAMA拆开(chi ki)CD：XE YE PCDESCB第60页/共100页第六十一页，共100页。例8 ：图示结构受水平力P作用，ACB与ED两杆在C点用销钉连接，ED与BD两杆在D点绞接并放在光滑斜面上，各杆自重不计，AB水平，ED铅直(qinzh)，BDAD。AC=1.6m、 BC=0.9m、 EC=CD=1.2m、 AD=2m。求A、D两处的反力及杆BD的内力。EDCBAP解：先研究(ynji)整体：YAXAND再拆开(chi ki)ACB：YAXASBDYCXCACB第61页/共1

24、00页第六十二页，共100页。 材料力学材料力学(ci lio l xu)的研的研究对象究对象n2、构件、构件(gujin)分类分类杆件杆件：长度远大于横向尺寸的构件，其几何要素是横截面和轴线。第62页/共100页第六十三页，共100页。板和壳：构件一个板和壳：构件一个(y )方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸块体：三个方向（长、宽、高）的尺寸块体：三个方向（长、宽、高）的尺寸(ch cun)相差不多的构件相差不多的构件第63页/共100页第六十四页，共100页。材料力学的研究材料力学的研究(ynji)(ynji)对象对象杆杆板板柱柱第64页/

25、共100页第六十五页，共100页。第65页/共100页第六十六页，共100页。第66页/共100页第六十七页，共100页。第67页/共100页第六十八页，共100页。第68页/共100页第六十九页，共100页。抵抗破坏抵抗破坏(phui)的能力的能力第69页/共100页第七十页，共100页。 强度强度(qingd) 稳定性稳定性 刚度刚度(n d) 第70页/共100页第七十一页，共100页。第71页/共100页第七十二页，共100页。第72页/共100页第七十三页，共100页。第73页/共100页第七十四页，共100页。地基强度地基强度(qingd)不足导致上部建筑的不足导致上部建筑的倾斜倾

26、斜 第74页/共100页第七十五页，共100页。第75页/共100页第七十六页，共100页。第76页/共100页第七十七页，共100页。第77页/共100页第七十八页，共100页。第78页/共100页第七十九页，共100页。第79页/共100页第八十页，共100页。钻床立柱钻床立柱(l zh)的变形的变形第80页/共100页第八十一页，共100页。第81页/共100页第八十二页，共100页。第82页/共100页第八十三页，共100页。第83页/共100页第八十四页，共100页。第84页/共100页第八十五页，共100页。第85页/共100页第八十六页，共100页。第86页/共100页第八十七页，共100页。第87页/共100页第八十八页，共100页。第88页/共100页第八十九页，共100页。折断折断(sh dun)轴轴齿轮齿轮(chln)轴轴齿轮齿轮(chln)折断折断轴轴齿轮齿轮轴轴齿轮齿轮第89页/共100页第九十页，共100页。虽然不折断虽然不折断(sh dun)，但变形过大，但变形过大，影响正常传动。影响正常传动。虽然不折断，但变形虽然不折断，但变形(bin xng)过大，影响正常传动。过大，影响正常传动。第90页/共1