静止液体作用于壁面上的总压力教程文件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五节 静止,液体作用于壁面上的总压力,应用平衡流体中压强的分布规律，解决工程上的实际计算问题，如计算,水箱、密封容器、管道、锅炉,、,水池、路基、港口建筑物（堤坝、水闸）,、,储油设施（油箱、油罐）、液压油缸、活塞及各种形状阀门,以及液体中,潜浮物体,的受力等，由于静止液体中不存在切向应力，所以全部力都垂直于淹没物体的表面。,液体对壁面的,总压力,(,total pressure,)（包括力的,大小,、,方向,和,作用点,）。,壁面：,平面壁,、,曲面壁,静止液体作用在平面上的总压力分为静止液体作用在,斜面,、,水平面,和,垂直面,上的总压力三种，斜面是最普通的一种情况，水平面和垂直面是斜面的特殊情况。下面介绍静止液体作用在斜面上的总压力问题。,自由液面,0,Y,X,a,b,A,dA,图2-1,a,b,y,y,C,h,h,C,dP,P,一、作用在平面上的总压力,（一）、解析法,1、总压力的大小:,dP=pdA=rhdA，,P,=rh,c,A=p,c,A,结论,：淹没于液体中的任意形状平面的静水总压力,P,，大小等于受压面面积,A,与其形心点的静压强,p,c,之积。,C,C,什么是形心？,面的形心就是截面图形的几何中心。判断形心的位置:当截面具有两个对称轴时，二者的交点就是该截面的形心。据此，可以很方便的确定圆形、圆环形、正方形的形心；只有一个对称轴的截面，其形心一定在其对称轴上，具体在对称轴上的哪一点，则需计算才能确定。这个答案是我在白度百科中找到的。,C,C,0,C,D,a,b,dA,D,P,Y,X,图2-2,自由液面,a,b,2、总压力的方向：,P,受压面ab,h,1,h,y,0,Y,X,a,b,dA,A,C,图2-3,h,C,y,C,dP,P,自由液面,C,a,b,3、总压力的作用点:,又称压力中心,y,D,：压力中心到ox轴的距离,y,c,：受压面形心到ox轴的距离,A：受压面面积,I,c,：惯性矩，m,4,(可查表),y,D,x,C,h,D,D,D,图示四种敞口盛水容器的底面积相同，水位高相同。容器中水的重量比为（自左向右）9:1:10:2，试确定底部所受的总压力为：,A.9:1:10:2；,B.与形状有关；,C.相同。,答案：c正确。底部总压力为压强乘面积，由静力学压强公式四种容器底部的压强相同，面积又相同，因此总压力相等。,思考题1,h,A,A,A,A,图2-4 静水奇象,如图所示矩形平板闸门，只在上游受静水压力作用，如果该闸门绕中心轴旋转某一角度,，则作用在闸门上的静水总压力与旋转前有无变化？为什么？,思考题2,答案：,1、大小不变；,2、方向变，但始终,与闸门垂直；,3、作用点变,例1,一水池侧壁AB，已知水深h，宽为b，求作用在侧壁AB上的总压力及作用点。,b,h,h,C,D,y,C,y,D,F,p,o,gh,=2h/3,A,B,(一)、液体静压强分布图,将作用在受压面上的静压强的大小、方向及分布情况用有向比例线段直接画在受压面上的几何图形，称为液体静压强的分布图。,其绘制规则：,1、按照一定比例，用一定长度的线段来代替静压强的大小。2、用箭头标出静压强的方向，并于受压面垂直。,二、图解法,对于底边与液面平行的矩形平面，用图解法较为方便。,液体静压强分布图,1.大小：,p=,g,h,；大小与线段长度成比例。,2.方向：,垂直指向作用面,；用箭头表示。,3.压强分布图外包线：平面直线；曲面曲线。,b,h,h,C,D,y,C,y,D,F,p,o,gh,=2h/3,（二）、用图解法求液体表面总压力,1、液体总压强的大小,原理：,液体总压力大小等于,压强分布图的体积,，其作用线通过压强分布图的形心，该作用线与受压面的交点便是压心D。,A,p,F,p,b,h,D,gh,A,p,2h/3,h,F,p,o,gh,A,p,2、液体总压强的作用点及方向,液体总压强的作用点是通过压强分布图的形心,h,2,h,1,F,p,b,h,2,A,B,y,C,y,D,C,D,胸墙,例2,一铅直矩形闸门AB，已知h,1,=,1m,，,h,2,=2m，宽b=1.5m，求总压力及其作用点。,h,2,h,1,F,p,b,h,2,A,B,y,C,y,D,C,D,胸墙,gh,1,g(h,1,+h,),gh,2,F,p1,F,p2,gh,1,F,p,F,p2,F,p1,gh,1,g(h,1,+h,),gh,1,b,h,2,gh,2,D,2h/3,h/2,二、,作用在曲面上的总压力,曲面dA上仅由液体产生的总压力F为：,h,A,B,A,E,F,dA,h,A,B,A,E,F,dA,一、水平分力 P,x,E,F,dA,x,dA,z,dP,x,dP,dP,z,x,z,0,P,X,作用于曲面上的静水总压力F的水平分力F,x,为：,结论：作用于曲面上的静水总压力F的水平分力F,x,等于作用于该曲面的垂直投影面（矩形平面）上的静水总压力，方向水平指向受力面，作用线通过面积Ax,的压强分布图体积的重心。,二、垂直分力 P,z,h,A,B,A,E,F,dA,E,F,dA,x,dA,z,dP,x,dP,dP,z,x,z,0,B,P,z,作用于曲面上的静水总压力F的垂直分力F,z,为：,结论：作用于曲面上的静水总压力F的铅垂分力F,z,等于该曲面上的压力体所包含的液体重，其作用线通过压力体的重心，方向铅垂指向受力面。,式中：V,p,压力体体积,三、压力体 V,p,1、压力体体积的组成：（1）受压曲面本身；,（2）通过曲面周围边缘所作的铅垂面；,（3）自由液面或自由液面的延长线。,2、压力体的种类：实压力体和虚压力体。,实压力体P,z,方向向下，,虚压力体P,z,方向向上。,O,A,B,（a）,实压力体,P,z,A,B,O,（b）,虚压力体,P,z,四、静水总压力 P,1、作用在曲面上的静水总压力F为：,2、F与水平面的夹角：,3、作用线：必通过F,x,，F,z,的交点，但这个交点不一定位于曲面上。,对于圆弧面，F作用线必通过圆心。,4、F的作用点作用在F作用线与曲面的交点。,O,A,F,x,F,F,x,F,Z,F,Z,