模块一 工程构件的受力分析.ppt
1.理解力的概念和平衡的概念， 了解静力学的基本公理。 2.能叙述力的作用效果。,任务一 认识力,任务1.已知图中小车受到图示的力的作用，试说明图中的力对车的作用效果是什么？,任务2.已知图中杠杆受到图示的力的作用，试说明图中的力对杠杆的作用效果是什么？,一、力及力系的概念,1.力 （1）力的概念：力是物体之间相互的机械作用。 （2）力的作用效应 运动效应（外效应） 变形效应（内效应） （3）力的三要素 大小、方向、作用点,力对物体的作用效果,黑斜体大写字母F表示力的矢量， 普通斜体大写字母F表示力的大小。,力在图中的表示形式,2.力系 （1）力系的概念：力系是指作用在物体上的一群力。 （2）平衡：指物体相对于地球保持静止或做匀速直线运 动的状态。 （3）平衡力系：使物体保持平衡的力系。,二、静力学基本公理,公理1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。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边所构成的平行四边形的对角线确定。,两个力首尾相连，合力即为第一个力的首端指向第二个力的尾端。,公理2二力平衡公理,作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的充分和必要条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。,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：力的可传性定理,作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用效果。,公理4三力平衡汇交公理,若刚体受三个力作用而平衡，且其中两个力的作用线相交于一点，则此三个力必共面且汇交于同一点。,公理5作用与反作用公理,两个物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且两力大小相等，方向相反，沿着同一条直线分别作用在两个物体上。,任务一：小车在力F作用下，从静止转变为直线运动。,任务二：杠杆在力F作用下，绕着支点发生转动。,1.理解均布载荷、力矩和力偶的概念及受力特点。 2.能计算集中力、均布载荷、力矩和力偶的大小。,任务二 计算集中力、均布载荷、力矩、力偶,任务1：计算F对A点的矩。,任务2：计算均布荷载对A点的矩。,任务3：计算图中三个力的合力对A点的矩。,一、集中力,1.力在直角坐标轴上的投影,力F在x轴和y轴上的投影分别为:,正负规定：由投影的始端a到末端b的指向与坐标轴的正向一致时，投影为正；反之为负。,2.已知力的投影求合力,已知力F在平面直角坐标系xoy上的投影分别为Fx和Fy ， 则力F为：,3.合力投影定理,若作用于一点的n 个力F1，F2，Fn的合力为FR ，则：合力FR在某轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。,二、分布力,1.均布载荷,2.非均布载荷,三、平面力对点的矩（力矩）,1.力对点的矩（力矩）,力F对O点的矩为：,正负规定：力使物体绕矩心逆时针转动为正，反之为负。,2.合力矩定理,设作用于平面内一点的n 个力F1，F2，Fn的合力为FR，则该合力对某点的力矩等于各个分力对该点力矩的代数和。,四、力偶,1.力偶及力偶矩,大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力组成的特殊力系，称为力偶。,力偶的大小用力偶矩来度量， 力偶矩的大小 ：,正负规定：逆时针转动为正，反之为负。,2.力偶与力偶矩的性质,（1）力偶没有合力，既不能与一个力等效，也不能与一个力平衡。 （2）力偶对任意点取矩都等于力偶矩，与矩心位置无关。 （3）只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意移转，且可以同时改变力偶中力的大小与力偶臂的长短，对刚体的作用效果不变。,任务1：,任务2：,任务3：,案例：对图示桥墩进行受力分析，假设桥墩顶部受到梁传来的竖向载荷P1=850kN，P2=300kN，以及车辆传来的制动力F1=165kN。桥墩自重G=2043kN，墩身受到风力F2=78kN。求合力对O点的力矩。,任务三 认识约束力,1.熟悉常见约束的类型及其受力特点。 2.能画出约束的约束力。,任务：认识常见的约束，并画出约束力。,一、柔性约束,柔性约束的约束力，恒为拉力。,二、光滑接触面约束,约束反力作用在接触点，方向沿接触表面的公法线，并指向被约束物体，恒为压力 。,三、光滑圆柱铰链约束,限制连接杆间的相对移动，而不限制相对转动。一般分解成两个相互垂直的力。,四、支座,1. 固定铰支座,限制构件的移动，但不限制转动。 一般分解成两个相互垂直的力。,固定铰支座在计算简图中的其他表现形式,2. 活动铰支座,限制构件沿垂直于支撑面方向的移动。,活动铰支座在计算简图中的其他表现形式,3. 固定支座,限制嵌固端在任何方向的移动和转动。,公路桥梁橡胶支座,桥梁及支座图,支 座,任务四 画杆件的受力图,能对工程构件（如桥梁、桥墩、基础等）进行受力分析，并能画受力图。,任务：对图中的拱桥进行受力分析，并画出受力图。,一、单个物体的受力分析,受力分析思路 1. 取物体为研究对象。 2.对研究对象画受力图： （1）先画主动力。 （2）再画约束力。,二、物体系统的受力分析,受力分析思路： 1. 取物体系统为研究对象。 2.对研究对象画受力图： （1）先画主动力。 （2）再画约束力：只画系统外的物体对系统的约束力。,1画计算简图。 2取拱AB并画受力图。 3画受力图,案例1：对图中的平衡杆AB进行受力分析，并画受力图。,案例2：对图中的梁进行受力分析，并画受力图。已知梁的自重为G1，汽车的自重为G2。,案例3：重力坝结构，水位如图所示。已知坝体的重心，忽略扬压力。对坝体进行受力分析并画出受力图。,案例4：分别对梁AB、BC及整个系统进行受力分析，并画受力图。不计梁的自重。,
