构件的受力分析与计算

《构件的受力分析与计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§5-1静力学的基本概念和物体的受力分析§5-2平面汇交力系的合成与平衡§5-3力对点的矩、平面力偶系的合成与平衡§5-4平面一般力系的简化和平衡§5-5摩擦第五章构件的受力分析与计算4）力的单位：国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)§5-1静力学的基本概念和物体的受力分析1.1静力学基本概念1.1.1力和力系1）定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态。2）力的效应：①运动效应(外效应)②变形效应(内效应)。3）力的三要素：大小，方向，作用点AF4）力系：是指作用在物体上的一群力。F1ABCF2F

2、35）平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。1.1.2刚体就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。1.1.3平衡1.2静力学基本公理公理1：二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等

3、F1

4、=

5、F2

6、方向相反F1=–F2作用线共线。刚体F1F2在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。公理2：加减平衡力系原理公理3：力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此

7、合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。公理5：刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。公理4：作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。3）约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。1.3约束与约束反力1.3.1概念1）自由体：位移不受限制的物体叫自由体。2）约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。①大小常常是未知的；②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；③作用点在物体与约束相接触的那一

8、点。4）约束反力特点：约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体。1）光滑接触面的约束(光滑指摩擦不计)1.3.2约束类型和确定约束反力方向的方法：绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。2）柔性约束a）固定铰支座3）光滑圆柱铰链约束b）活动铰支座（辊轴支座）N的实际方向也可以向下§5-2平面汇交力系的合成与平衡2.1平面汇交力系合成的几何法由力的平行四边形法则作，也可用力的三角形来作。为力多边形即：平面汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力的作用线通过各力的汇交点。2.2平面汇交力

9、系平衡的几何条件在上面几何法求力系的合力中，合力为零意味着力多边形自行封闭。所以平面汇交力系平衡的必要与充分的几何条件是：平面汇交力系平衡的充要条件是：力多边形自行封闭力系中各力的矢量和等于零2.3平面汇交力系合成与平衡的解析法1）力在坐标轴上的投影Fx=F·cosa;Fy=F·sina=F·cosb2）平面汇交力系合成由图可看出，各分力在x轴和在y轴投影的和分别为：合力投影定理：合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。即：合力的大小：为该力系的汇交点。方向：作用点：3）平面汇交力系的平衡从前述可知：平面

10、汇交力系平衡的必要与充分条件是该力系的合力为零。即：为平衡的充要条件，也叫平衡方程。§5-3力对点的矩、平面力偶系的合成与平衡3.1力对点的矩+-定理：平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩，等于所有各分力对同一点的矩的代数和。即：3.2合力矩定理②只要保持力偶矩大小和转向不变，可以任意改变力偶中力的大小和相应力偶臂的长短，而不改变它对刚体的作用效应。①力偶可以在其作用面内任意移动，而不影响它对刚体的作用效应。3.3平面力偶系的平衡条件平面力偶系:作用在物体同一平面的许多力偶叫平面力偶系。平面力偶系合成结果还是一个力偶,其

11、力偶矩为各力偶矩的代数和。平面力偶系平衡的充要条件是:所有各力偶矩的代数和等于零。即：4.1力线平移定理力的平移定理：可以把作用在刚体上点A的力平行移到任一点B，但必须同时附加一个力偶。这个力偶的矩等于原来的力对新作用点B的矩。§5-4平面一般力系的简化和平衡①力线平移定理揭示了力与力偶的关系：力力+力偶②力平移的条件是附加一个力偶m，且m与d有关，m=F•d③力线平移定理是力系简化的理论基础。说明：任意力系（任意力系）向一点简化：汇交力系+力偶系4.2平面一般力系向一点简化汇交力系→力，R'(主矢)，(作用在简化中心)

12、力偶系→力偶，MO(主矩)，(作用在该平面上)4.3合力矩定理简化结果：主矢R’,主矩MO,下面分别讨论。②R’=0,MO≠0即简化结果为一合力偶,MO=M此时刚体等效于只有一个力偶的作用，因为力偶可以在刚体平面内任意移动，故这时，主矩与简化中心O无关。①R’=0,MO=0，则力系平衡。③R’≠0,MO=0,即简化为