第二章-物体的受力分析-结构的计算简图.pptx

21 约束与反约束力约束与反约束力22 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图23 结构的计算简图结构的计算简图 第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力自由体：位移不受限制的物体。自由体：位移不受限制的物体。非自由体：位移受到限制的物体。非自由体：位移受到限制的物体。约束：限制非自由体运动的其他物体约束：限制非自由体运动的其他物体。约束反力：约束反力：约束对被约束体的反作用力约束对被约束体的反作用力主动力：约束力以外的力。主动力：约束力以外的力。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力约约束束反反力力大小大小待定待定方向方向与该约束所能阻碍的与该约束所能阻碍的 位移相反位移相反作用点作用点接触处接触处第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力柔素约束柔素约束 柔绳、链条、胶带构成的约束柔绳、链条、胶带构成的约束第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力柔索只能受拉力，又称张力。用柔索只能受拉力，又称张力。用 表示。表示。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。束物体。胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。为拉力。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力A第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力光滑接触面约束光滑接触面约束 第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力光滑支承接触对非自由体的约束力，作用光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用受力物体，故称为法向约束力，用 表表示。示。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力光滑铰链约束光滑铰链约束 此类约束简称铰链或铰此类约束简称铰链或铰 径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等（1）、径向轴承（向心轴承）、径向轴承（向心轴承）第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力A AB BA AB BFN第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力约束特点：约束特点：轴在轴承孔内，轴为非自由轴在轴承孔内，轴为非自由体、轴承孔为约束。体、轴承孔为约束。约束力：约束力：当不计摩擦时，轴与孔在接触当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束为光滑接触约束法向约束力。法向约束力。约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。当外界载荷不同时，接触点会变，则约当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变。束力的大小与方向均有改变。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力可用二个通过轴心的正交分力可用二个通过轴心的正交分力 表示。表示。（2）光滑圆柱铰链）光滑圆柱铰链 约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉 组成，如剪刀。组成，如剪刀。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示。与轴承一样，可用两个正交分力表示。其中有作用反作用关系其中有作用反作用关系一般不必分析销钉受力，当要分析时，必一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出。须把销钉单独取出。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力支座约束支座约束（1）固定铰支座）固定铰支座 F FN NFNYFNX第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力约束特点：约束特点：由上面构件由上面构件1或或2 之一与地面或机架固之一与地面或机架固 定而成。定而成。约束力：与圆柱铰链相同约束力：与圆柱铰链相同第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力（2）活动铰支座）活动铰支座F FN NF FN N第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力约束特点：约束特点：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成。装有光滑辊轴而成。约束力：构件受到约束力：构件受到 光滑面的约束力。光滑面的约束力。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力（3）固定端支座）固定端支座 端嵌固在墙内，墙壁对梁的约束是既限端嵌固在墙内，墙壁对梁的约束是既限制它沿任何方向移动，又限制它的转动，制它沿任何方向移动，又限制它的转动，这样的约束称为固定端支座，简称固定这样的约束称为固定端支座，简称固定支座。支座。第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力=第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力（4）定向支座（滑动铰支座）定向支座（滑动铰支座）第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力链杆约束链杆约束 链杆是两端用铰与其他构件相连，不计链杆是两端用铰与其他构件相连，不计自重且中间不受力的杆件自重且中间不受力的杆件。A AC CB BA AB BF FNA NA F FNBNB第一节第一节 约束与反约束力约束与反约束力由于链杆只在两个铰处受力，因此为二由于链杆只在两个铰处受力，因此为二力构件力构件 第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图 确定构件受了几个力，每个力的作用确定构件受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方向，这种分析过程称位置和力的作用方向，这种分析过程称为为物体的受力分析。物体的受力分析。在受力图上应画出所有力，主动力和约在受力图上应画出所有力，主动力和约束力（被动力）束力（被动力）画受力图步骤：画受力图步骤：1、取所要研究物体为研究对象（隔离体）、取所要研究物体为研究对象（隔离体）画出其简图画出其简图 2、画出所有主动力、画出所有主动力 3、按约束性质画出所有约束（被动）、按约束性质画出所有约束（被动）力力第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图例例1-1第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图碾子重为碾子重为 ，拉力为，拉力为 A,B处光滑接触，画出处光滑接触，画出碾子的受力图。碾子的受力图。解：画出简图解：画出简图画出主动力画出主动力画出约束力画出约束力例例1-3水平均质梁水平均质梁A,B重为重为 ，电动机，电动机重为重为 ，不计杆，不计杆 C,D 的自重，的自重，画出杆画出杆C,D和梁和梁 A,B的受力图。的受力图。图图(a)第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图解：解：取取 C,D 杆，其为二力构件，杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图简称二力杆，其受力图如图(b)第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图取取A,B梁，其受力图如图梁，其受力图如图(c)杆的受力图能否画为杆的受力图能否画为图（图（d）所示？）所示？若这样画，梁若这样画，梁A,B的受力的受力图又如何改动图又如何改动?例例1-4第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图不计三铰拱桥的自重与摩擦，画不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱出左、右拱A,C;C,B的受力图与的受力图与系统整体受力图。系统整体受力图。解：解：右拱右拱C,B为二力构件，其受为二力构件，其受力图如图（力图如图（b）所示）所示第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图取左拱取左拱AC,其受力图如图其受力图如图（c）所示）所示系统整体受力图如图（系统整体受力图如图（d）所示所示第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图考虑到左拱考虑到左拱 A,C 在三个力在三个力作用下平衡，也可按三力平作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱衡汇交定理画出左拱A,C 的受力图，如图（的受力图，如图（e）所示）所示此时整体受力图如图（此时整体受力图如图（f）所示所示例例15第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图不计自重的梯子放在光滑不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系梯子左右两部分与整个系统受力图。图统受力图。图(a)解：解：绳子受力图如图（绳子受力图如图（b）所示）所示第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图梯子左边部分受力图如梯子左边部分受力图如图（图（c）所示）所示梯子右边部分受力图梯子右边部分受力图如图（如图（d）所示）所示第二节第二节 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图整体受力图如图（整体受力图如图（e）所示所示