3受力分析工程力学.pptx

约束的基本类型和约束反力的特点约束的基本类型和约束反力的特点1.1.柔性约束柔性约束2.2.光滑面约束光滑面约束3.3.光滑铰链约束光滑铰链约束圆柱形销钉连接圆柱形销钉连接固定铰支座固定铰支座活动（可动）铰支座（辊轴支座）活动（可动）铰支座（辊轴支座）内容回顾1教学内容：教学内容：物体的受力分析、受力图物体的受力分析、受力图 教学目标教学目标：熟练掌握物体受力分析和画受力图的方法。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231-5 1-5 受力分析方法与过程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。一、受力分析一、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。分析物体的受力情况。1.1.隔离体（研究对象）隔离体（研究对象）2.2.受力分析受力分析3.3.受力图受力图作用在物体上的力有：主动力作用在物体上的力有：主动力,被动力被动力(约束反力约束反力)。4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，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。解除约束后的构件称为隔离体。取研究对象；取研究对象；取隔离体（解除约束，取隔离体（解除约束，一定不能在原图上画一定不能在原图上画）；）；画上主动力；画上主动力；找接触点或连接点；找接触点或连接点；画出约束反力。画出约束反力。二、受力分析的步骤二、受力分析的步骤56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7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。例：重为例：重为P的均质圆柱夹在重为的均质圆柱夹在重为W 的光滑均质板的光滑均质板AB 与光滑的铅垂与光滑的铅垂墙之间，均质板在墙之间，均质板在A 端用固定铰链支座固定在铅垂墙上，在端用固定铰链支座固定在铅垂墙上，在B 端以水端以水平绳索平绳索BE系在墙上。试画出圆柱系在墙上。试画出圆柱C 与板与板AB 组成的刚体系整体的受力组成的刚体系整体的受力图及圆柱图及圆柱C 与板与板AB 的受力图。的受力图。8ACB600P解：PN1N2ABYAXASBCN2 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！臆断！例3 画出图中的球和杆AB的受力分析图9例例4 4 画出图中球画出图中球O与杆与杆AB的受力分析图的受力分析图10或者 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。BCABFD例例5 511解：1.杆 BC 的受力图。BCABFDFBFCBC122.杆AB 的受力图。正交分解正交分解 BDAFFAxFAyFB三力平衡汇交三力平衡汇交BDAHFFAFB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。FA AB BC CD DE EH H例例6 613 1.1.梯子整体的受力图。梯子整体的受力图。ABCDEHFFBFCFABCDEH14解：2.梯子AB 部分的受力图。ABHDFAyFFAxFBFABCDEH 3.梯子AC 部分的受力图。ACEFC15 例例7 7 画出下列各构件的受力图QAOBCDE16要分清销及各构件间的作用力QAOBCDENcxNcyNBxNByNcxNcy17 例例8 画出下列各构件的受力图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应去掉约束应去掉约束19 例例9 9 画出下列各构件的受力图20三、画受力图应注意的问题三、画受力图应注意的问题三、画受力图应注意的问题三、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）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。处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对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。它是哪一个施力体施加的。1、不要漏画力、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，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。不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。即受力图一定要画在分离体上。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。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。部或单个物体的受力图上要与之保持一致。5、受力图上只画外力，不画内力。、受力图上只画外力，不画内力。6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相 互协调，不能相互矛盾。互协调，不能相互矛盾。7、正确判断二力构件、正确判断二力构件23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。这一构件必为二力构件。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。P PC CA AB BF物体的物体的受力分析受力分析24 1.右拱右拱 BC 的受力图的受力图。C CB BP PC CA AB B解：解：FF FC CF FB B252.左拱左拱 AC 的受力图。的受力图。A AC CA AC C表示法一表示法一表示法一表示法一表示法二表示法二表示法二表示法二F FA AF FD DFFFAxF FAy2627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。28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。29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作业：（1-2,1-3,1-4）1-5，1-6，1-730 如如图图所所示示，重重物物重重G=20 kN,用用钢钢丝丝绳绳挂挂在在支支架架的的滑滑轮轮B上上，钢钢丝丝绳绳的的另另一一端端绕绕在在铰铰车车D上上。杆杆AB与与BC铰铰接接，并并以以铰铰链链A，C与与墙墙连连接接。如如两两杆杆与与滑滑轮轮的的自自重重不不计计并并忽忽略略摩摩擦擦和和滑滑轮轮的的大大小小，试试画画出出杆杆AB和和BC以及以及滑轮滑轮B的受力图。的受力图。例例 题题 2A AB BD DC CG G311.1.1.1.杆杆杆杆ABAB的受力图。的受力图。的受力图。的受力图。A AB BF FABABF FCBCBB BC C解：解：解：解：2.2.2.2.杆杆杆杆BC BC 的受力图。的受力图。的受力图。的受力图。A AB BD DC CG G32B BF FBCBCF FBABAF F2 2F F1 1D D 3 3.滑轮滑轮滑轮滑轮B B(不带不带不带不带销钉）的受力图。销钉）的受力图。销钉）的受力图。销钉）的受力图。4 4.滑轮滑轮滑轮滑轮B B(带销带销带销带销钉）的受力图。钉）的受力图。钉）的受力图。钉）的受力图。F FBxBxF F2 2F F1 1F FByByA AB BD DC CG G33 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。A AB BF FP例例 题题 334 碾子的受力图为:解：ABFPABFPFNAFNB例例 题题 335 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。CGBHEP1AFDP2q 例例 题题 436解：CGBHEP1AFDP2q 1.物块 B 的受力图。BDP2FDAEFP1FFFE2.球A 的受力图。3.滑轮 C 的受力图。FCFHFGIGHC例例 题题 437 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。例例 题题 6DEABC38CFCxFCyFCBFABA解：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。DEABCBFFBCFAB39 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例 题题 7D D K KC CA AB BE E P P401.杆BD（B处为没有销钉的孔）的受力图。FBDFDBDB解：解：2.杆AB（B处仍为没有销钉的孔）的受力图。ACBFAFCyFCxFBxFByDKCABEP41ECKDFKFEyFEx3.杆DE的受力图。4.轮(B处为没有销钉的孔）的受力图。BFB1yFB1xDKCABEP425.轮的受力图。F2F1FBDKCABEP6.销钉B的受力图。B7.销钉B与滑轮 一起的受力图。B43 8.整体的受力图。DKCABEPFAFExFEyDKCABEP 9.杆AB，滑轮，以及重物、钢绳（包括销钉B）一起的受力图。CABFCyPFAFCx44 重为P 的重物悬挂在滑轮支架系统上，如图所示。设滑轮的中心B与支架ABC相连接，AB为直杆，BC为曲杆，B为销钉。若不计滑轮与支架的自重，画出各构件的受力图。ABCDEFIHP例例 题题 845BCFCBFBCABFABFBA解：1.杆 AB 的受力图。2.杆 BC 的受力图。ABCDEFIHP 3.轮 B(B处为没有销钉的孔）的受力图。BHFFBxFByFTHFTF46 4.销钉 B 的受力图。BFTB5.轮 D 的受力图。DPEFTEFTD6.轮 I 的受力图。IFPxFPyFTIABCDEFIHP47