《建筑力学 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 杨力彬 等主编 3 1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑力学 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 杨力彬 等主编 3 1（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、几个概念 力 系在一般情况下，房屋建筑的结构或构件总是同时受到若干个力的作用。 我们把同时作用在物体上的一群力，称为力系。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,第一篇 力系的合成与平衡,引 言,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,等效力系对物体作用效果相同的力系,平 衡物体在力系作用下，相对于地球静止 或作匀速直线运动，称为平衡。 特点：运动状态没有变化。举例,平衡力系满足平衡状态的力系,建筑力学首先要研究力系的平衡问题。,第一章 力的基本性质与物体的受力分析,本章将要讨论静力学的基本概念、基本公理、常见约束类型及物体受力分析的基本方法等。 第一节 基本概念 第二节 静力学公理 第三节 工
2、程中常见的约束与约束反力 第四节 物体的受力分析和受力图,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,第一节 基本概念,一、刚体的概念 在外力作用下，几何形状、尺寸的变化可忽略不计的物体，称为刚体。 二、力的概念 力是物体间相互的机械作用，这种相互作用会使物体的运动状态发生变化（外效应）或使物体发生变形（内效应）。 实践证明：力对物体的作用效果取决于力的三要素。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1. 力的大小 力是有大小的。力的大小表明物体间相互作用的强弱程度。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2. 力的方向 力不但有大小，而且还有方向。在不改变力的大小而只改变力的方向时，会产生不同的作
3、用效果。,3. 力的作用点 力的作用点表示两物体间相互作用的位置。力的作用位置实际上有一定的范围，当作用范围与物体相比很小时，可以近似地看作是一个点。,第二节 静力学公理,静力学公理：人们在长期生活和生产活动中通过反复观察、实验和总结，得出了关于静力的最基本的客观规律，这些客观规律就是静力学公理 公理1 力的平行四边形公理 其实质为“矢量相加” （见右图）,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,F2,F1,FR,这里的FR是F1 、 F2的合力,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,F2,F1,FR,F4,F3,FR,o,x,y,Fy,Fx,运用这个公理可以将两个共点的力合成为一个力；同样，一
4、个已知力也可以分解为两个力。但需注意，一个已知力分解为两个分力可有无数个解。,公理2 二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且在同一直线上。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,B,A,F2,F1,B,A,F1,F2,公理3 加减平衡力系公理,在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。,推论1 力的可传性原理,作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,推论2 三力平衡汇交定理,作用于同一刚体上共面而不平行的三个力
5、使刚体平衡时，则这三个力的作用线必汇交于一点。,证明：,F1,F2,F3,FR,A,C,B,O,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,利用三力平衡汇交定理，可确定物体在共面但不平行的三个力作用下平衡时，某一个未知力的方向。,公理4 作用与反作用公理,两物体间的作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反，沿同一直线并分别作用于两个物体上。,这个公理概括了两个物体间相互作用的关系。,必须注意：不能把作用力与反作用力公理与二力平衡公理相混淆。虽然作用力与反作用力大小相等、方向相反、沿同一直线，但分别作用于两个物体上。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,课后作业 ：,普通高等教育“十一五”国家级规划
6、教材,1-1 平衡的概念是什么？试举出一、两个物体 处于平衡状态的例子。 1-2 力的概念是什么？举例说明改变力的三要素中任一要素都会影响力的作用效果。 1-3 二力平衡公理和作用与反作用公理的区别是什么？,注意：请同学们一定要仔细阅读教材！,第三节 工程中常见的约束与约束反力,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,一、约束与约束反力的概念,在空间中运动，位移不受限制的物体称为自 由体。 对非自由体的某些位移起限制作用的周围物 体称为约束体，简称约束。 约束是阻碍物体运动的物体，这种阻碍作用 就是力的作用。 阻碍物体运动的力称为约束反力，简称反力。,所以，约束反力的方向必与该约束所能阻碍物体运
7、动的方向相反。由此可以确定约束反力的方向或作用线的位置。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,物体受力一般可以分为两类：一类是使物体运动或使物体有运动趋势的力，称为主动力。如重力、水压力、土压力、风压力等。在工程中通常称主动力为荷载。另一类是约束对于物体的约束反力，也称被动力。一般主动力是已知的，而约束反力是未知的。举例。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,W,FT,W,FN,FT,试指出下面物体的受力图中的主动力和约束反力,二、几种常见的约束及其反力,1. 柔体约束 柔软的绳索、链条、皮带等用于阻碍物体的 运动时，都称为柔体约束。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,柔体约束对物体的
8、约束反力是通过接触点， 沿柔体中心线且背离物体的拉力，常用FT表示。 前页受力图中的FT即为柔体约束。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.光滑接触面约束 物体与其它物体接触，当接触面光滑，摩擦力很小可以忽略不计时，就是光滑接触面约束。,光滑接触面约束对物体的约束反力，是作用于接触点处，沿接触面的公法线，并指向被约束物体，常用FN表示。 前页受力图中的FN即为光滑接触面约束。,3. 圆柱铰链约束,圆柱铰链简称铰链。是由一个圆柱形销钉插入两个物体的圆孔中构成，并且认为销钉和圆孔的表面都是光滑的。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,圆柱铰链的约束反力
9、可用一个大小与方向均未知的力表示，,FC,FCx,FCy,也可用两个相互垂直的未知分力来表示，如图所示。,圆柱铰链的约束反力是垂直于销钉轴线并通过销钉中心，而方向不定。,两端用铰链与物体分别连接且中间不受其它力的直杆称为链杆约束。 链杆又称二力杆。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,4. 链杆约束,链杆约束,三、支座及支座反力,工程中将结构或构件支承在基础或另一静止构件上的装置称为支座。支座也是约束。支座对它所支承的构件的约束反力也称支座反力。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,建筑工程中常见的三种支座：固定铰支座（铰链支座）、可动铰支座和固定端支座。,普通高等教育“十一五”国家级规划
10、教材,1.固定铰支座（铰链支座）,用圆柱铰链把结构或构件与支座底板连接，并将底板固定在支承物上构成的支座称为固定铰支座。,A,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.可动铰支座,在固定铰支座下面加几个辊轴支承于平面上，就构成可动铰支座。,B,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,3.固定端支座,A,MA,把构件和支承物完全连接为一整体，构件在固定端既不能沿任意方向移动，也不能转动的支座称为固定端支座。,作 业：,1-4 二力杆的概念是什么？二力杆受力与构件的形状有无关系？ 1-5 常见的约束类型有哪些？各种约束反力的方向如何确定？,注意：请同学们一定要仔细阅读教材！,普通高等教育“十一五”国
11、家级规划教材,第四节 物体的受力分析和受力图,在进行力学计算时，首先要分析物体受了哪几个力，每个力的作用位置和方向如何，哪些是已知力哪些是未知力，这个分析过程称为物体的受力分析。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,为了更清晰地表示物体的受力情况，需把研究的物体从周围物体上脱离出来，单独画出它的简图，被脱离出来的研究对象称为脱离体。,物体的受力分析是建筑力学的基础,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,基本概念,静力学公理,常见约束,物体的受力分析,画物体的受力图也是学习建筑力学的关键,一、单个物体的受力图,画单个物体的受力图： 首先要明确研究对象，并把该物体从周围环境中脱离出来； 再把已知
12、主动力画在简图上； 最后根据实际情况，分别在解除约束处画上相应的约束反力。 必须强调，约束反力一定要与约束的类型相对应。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,例1-1 重量为FW的圆球，用绳索挂于光滑墙上，如图所示。试画出圆球的受力图。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,FTA,FNB,W,W,O,O,切记：约束反力一定要与约束的类型相对应,例1-2 梁AB上作用有已知力F，梁的自重不计，A端为固定铰支座，B端为可动铰支座，如图所示。试画出梁AB的受力图。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,F,F,F,FA,O,FB,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,例1-3 一水平梁AB受已知
13、力F作用，A端是固定端支座，梁AB的自重不计，如图所示。试画出梁AB的受力图。,F,45,MA,二、物体系统的受力图,画物体系统整体的受力图时，只须把整体作为单个物体一样对待。,物体系统包含多个物体，其受力图画法与单个物体相同，只是研究对象可能是整个物体系统或系统的某一部分或某一物体。,画系统的某一部分或某一物体的受力图时，只须把研究对象从系统中分离出来，同时注意被拆开的联系处，有相应的约束反力，并应符合作用力与反作用力公理。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,例1-4 梁AC和CD用圆柱铰链C连接，并支承在三个支座上，A处是固定铰支座，B和D处是可动铰支座，如图所示。试画梁AC、CD及整
14、梁AD的受力图。梁的自重不计。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,F2,F1,F2,F1,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,支座A、B、C处的反力，在不同的受力图中应保持一致。,铰C处的反力，应符合作用力与反作用力公理。,特别注意：,当以若干物体组成的系统为研究对象时，系统内各物体间的相互作用力称为内力；系统外的物体作用于该系统中各物体的力称为外力。内力对系统的作用效果相互抵消，因此可除去，并不影响整个系统的平衡。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,所以，在整体系统受力图上，内力不必画出，只须画出系统所受的外力。,但必须指出，内力与外力是相对的，在不同的受力图中可以相互转化。,普通
15、高等教育“十一五”国家级规划教材,例1-5 下图所示的三角形托架中，A、C处是固定铰支座，B处为铰链连接。各杆的自重及各处的摩擦不计。试画出水平杆AB、斜杆BC及整体的受力图。,A,C,B,B,FB,FB,FC,通过以上例题的分析，画受力图时应注意以下几点：,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,FC,A,B,FB,O,FA,1. 必须明确研究对象。,画受力图首先必须明确要画哪个物体的受力图，是单个物体，还是几个物体组成的系统。不同的研究对象的受力图是不同的。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2. 正确确定研究对象受力的数目。,对每一个力都应明确它是哪一个物体施加给研究对象的，不能凭空产生，也不能漏掉。,3. 注意约束反力与约束类型相对应。,每解除一个约束，就有与它相应的约束反力作用于研究对象；约束反力的方向要依据约束的类型来画，不能根据主动力的方向来简单推想。另外，同一约束反力在各受力图中假定的指向应一致。,4. 注意作用力与反作用力之间的关系。,当分析两物体之间的相互作用时，要注意作用力与反作用力的关系。作用力的方向一旦确定，其反作用力的方向就必须与其相反。在画整个系统的受力图时，系统中各物体间的相互作用力是内力，不必画出，只需画出全部外力。,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,
