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1、第二章第二章 结构计算简图。物体受力分析结构计算简图。物体受力分析沈阳建筑大学沈阳建筑大学 侯祥林侯祥林 2021/6/1612-4 物体的受力分析，受力图物体的受力分析，受力图2-1 静力学公理静力学公理2-2 约束、约束力约束、约束力2-3 结构计算简图结构计算简图u物体受力例题物体受力例题第二章第二章 结构计算简图。物体受力分析结构计算简图。物体受力分析2021/6/1621）静力学：静力学： 研究物体在力系作用下处于平衡的科学。研究物体在力系作用下处于平衡的科学。2）力系：力系： 指作用在物体上的一群力。指作用在物体上的一群力。3）平衡：平衡： 物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运
2、动状态。物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。4）平衡力系：平衡力系： 一一个个物物体体在在某某个个力力系系作作用用下下处处于于平平衡衡状状态态，则则该该力力系系为为平平衡力系。衡力系。基本概念基本概念2021/6/1635）静力学研究问题：静力学研究问题：(1)物体受力分析：物体受力有两类物体受力分析：物体受力有两类.既主动力和约束反力。既主动力和约束反力。(2)力系的简化：用简单力系代替复杂力系，总效果不变。力系的简化：用简单力系代替复杂力系，总效果不变。(3)物体在力系作用下的平衡条件和力系的平衡方程。物体在力系作用下的平衡条件和力系的平衡方程。(4)物体在平衡条件下的未知力计
3、算分析。物体在平衡条件下的未知力计算分析。2021/6/1641公理一（二力平衡公理）公理一（二力平衡公理） 作用在作用在刚体刚体上的两个力使刚体处于平衡的必要和充分条件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、作用在同一直线。即等是：这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线。即等值、反向，共线。值、反向，共线。 对于刚体，这个对于刚体，这个条件是其平衡的必要条件是其平衡的必要和充分条件。和充分条件。对于变形体，该条件对于变形体，该条件仅是平衡的必要条件，仅是平衡的必要条件，但不是充分条件但不是充分条件。2-1 静力学公理静力学公理2021/6/1652公理二（
4、公理二（ 加减平衡力系公理）加减平衡力系公理） 在作用于刚体的力系中，任意加上或减去一个平衡力系。不改变原力系对刚体的作用效果。即新力系和原力系等效，这个公理可以用来简化力系。 推论：推论：力的可传性原理力的可传性原理作用在刚体上的力可以沿其作用线移动到刚体的任意一点。证明：证明：作用于刚体上力的三要素变为：力的大小，力的方向作用于刚体上力的三要素变为：力的大小，力的方向和力的作用线。可见和力的作用线。可见作用于刚体上的力为滑动矢量作用于刚体上的力为滑动矢量。 2021/6/1663公理三（力的平行四边形法则）公理三（力的平行四边形法则） 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个合力。合力的作
5、用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定；或者说，合力矢等于这两个分力矢的几何和。 即：即：当只求合力的大小和方向时，可用力的三角形法则：从A点作与 大小相同，方向相同的矢量 ，过B点作与 大小相同的矢量 ， 既表示的合力的大小和方向。2021/6/1674公理四（作用和反作用定律）公理四（作用和反作用定律） 两个两个物体物体间的作用和反作用力。总是大小相等、方向相间的作用和反作用力。总是大小相等、方向相反、作用在同一直线，分别作用在两个物体上。反、作用在同一直线，分别作用在两个物体上。 这个定律表明了力是成对出现，等值、反向，共线，但这个定律表明了力是成对出
6、现，等值、反向，共线，但是作用在两个物体。是作用在两个物体。5刚化原理刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态不变。为刚体，其平衡状态不变。2021/6/1682-2 约束和约束力约束和约束力一些概念：一些概念：1)自由体自由体: 能在空间作任意运动的物体叫自由体自由体。2)非自由体：非自由体： 位移受到周围其它物体限制，不能沿着某些方向运动的物体称为非自由体非自由体。3)约束约束: 限制非自由体运动的条件，这些条件往往是周围的物体构成，这些物体称为约束约束。4)约束力约束力: 约束对非自由体的机械作用称为约束
7、力。约束力。 约束反力的方向与其所限制运动的方向相反。2021/6/169约束分类约束分类H柔性体约束柔性体约束G绳绳G皮带皮带G链条链条2021/6/1610H光滑面约束光滑面约束G固定平面固定平面G固定曲面固定曲面G齿轮的齿面齿轮的齿面2021/6/1611G光滑铰链光滑铰链2021/6/1612G固定铰支座固定铰支座2021/6/1613G活动支座约束活动支座约束2021/6/1614G链杆约束链杆约束2021/6/1615G平面固定端约平面固定端约束束2021/6/1616G定向支座约束定向支座约束2021/6/1617G向心轴承向心轴承G止推轴承约束止推轴承约束2021/6/1618
8、H其它约束其它约束G球铰支座约束球铰支座约束2021/6/1619导向轴承约束导向轴承约束万向接头约束万向接头约束2021/6/1620u带销子夹板约束带销子夹板约束u导轨约束导轨约束2021/6/1621u蝶形铰链约束蝶形铰链约束2021/6/1622 1. 1. 计算简图计算简图 用反映结构主要特征模型代替真实结构；用反映结构主要特征模型代替真实结构； 载荷简化，构件简化，支座简化载荷简化，构件简化，支座简化2-3 结构计算简图结构计算简图支座简化：支座简化：混凝土混凝土沥青麻丝沥青麻丝2021/6/1623结点简化：结点简化：工地焊缝工地焊缝2021/6/1624 画画受受力力图图，对对
9、物物体体进进行行受受力力分分析析，是是求求解解静静力力学学问问题题的的关键步骤。关键步骤。2-4 物体的受力分析，受力图物体的受力分析，受力图物体的受力分析步骤：物体的受力分析步骤：1）取研究对象。）取研究对象。（1）单刚体，取其本身为研究对象；）单刚体，取其本身为研究对象；（2）刚体系，要取相关刚体和联结点为研究对象。）刚体系，要取相关刚体和联结点为研究对象。2）建立坐标系）建立坐标系,为直角坐标系。为直角坐标系。3）画受力图）画受力图 （1）依据主动力类型分析主动力，画主动力。）依据主动力类型分析主动力，画主动力。 （2）依据约束反力类型分析约束反力，画约束反力。）依据约束反力类型分析约束
10、反力，画约束反力。 2021/6/1625解：本题为单刚体受力分析问题。 1) 取梯子AB为研究对象2) 建立坐标系如图(a) 3) 受力如图(b) 选题选题例1 一个梯子AB，两端放在光滑面上，在C点一水平绳联结，梯子重量为P，作用在D点，见图(a)。对梯子AB受力分析。2021/6/16262) 建立坐标系如图(a)3) 受力分析如图(b) 选题选题例2 刚架ABCD上作用分布载荷q，尺寸如图。对于刚架受力分析。解：本题为单刚体受力分析问题1) 取刚架ABCD为研究对象2021/6/1627例3 一个杆结构如图，AC=BC,BC重量不计，试对其刚体系受力分析。解：本题为刚体系受力分析问题，
11、按刚体系受力分析.由于BC杆只有B,C两点受力而平衡，所以BC为二力杆，依照公理1可以确定B，C两点受力方向沿直线BC。1)取AC和BC及联接点C为研究对象2)建立坐标系2021/6/16283)受力分析 选题选题2021/6/1629例5 一个杆结构，由三个杆件组成，如图(a)，试对结构受力分析。解：本题为刚体系受力分析问题。结构由三个单刚体和三个联接点组成。1）分别取刚体AB，AC，DE为研究对象2）建立坐标系如图2021/6/1630销子拆在某个构件上分析销子拆在某个构件上分析 选题选题3）受力分析2021/6/1631例6：结构梁如图，由两段梁组成，受均匀分布载荷q和集中力偶M作用，M
12、=ql2，约束如图，受力分析。解： (1) 分别取刚体AD，DB为研究对象（2）建立坐标系2021/6/1632AD：DB： 选题选题（3）受力分析2021/6/1633例7 结构由折杆AB和DC铰接组成。按图示尺寸和载荷求支座A的约束力。解： (1) 分别取整体和CD为研究对象（2）建立坐标系（3）受力分析2021/6/1634例8 有折杆AC和BC铰接组成的厂房刚架结构, 求固定铰支座B的约束力。解： (1) 分别取整体和BC为研究对象（2）建立坐标系（3）受力分析2021/6/1635物体受力分析例题物体受力分析例题2021/6/1636 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
