构件的受力分析

《构件的受力分析》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、第2章构件的受力分析（静力学）构件的受力分析是研究构件的强度和刚度的基础，从力学角度来说，属于静力学的范围，本章所要讨论的问题，是对处于静力平衡状态下的构件在外力作用下的受力分析和计算，由已知的主动力求出未知的约束反力。静力学基础理论力学：研究物体机械运动一般规律（力的外效应）材料力学：研究构件承载能力（力的内效应）构件承受荷载能力的衡量：强度：构件抵抗破坏的能力（不发生破坏）刚度：构件抵抗变形的能力（不发生超出许可的变形）稳定性：构件保持原有平衡形态能力（构件几何形状的变化）本章的研究对象刚体：在力的作用下，其内部任意两点之间的距离保持不变（不发生任何变形）这是理想化的力学

2、模型本章讨论的核心问题如何从已知力求出未知力分为两步：1通过受力分析，确定构件的受力图（包括各外力的方向）；2根据物体受力平衡规律，求未知外力的大小与方向具体讨论3个问题1物体的受力分析（画受力图）；2力系的等效替换（力系的简化）两力系对同一刚体作用产生的效果相同3建立各种力系的平衡条件刚体保持平衡（静止或匀速直线运动）2.1静力学的基本概念2.1.1力的概念刚体与变形体力：物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。力的运动效应，由理论力学研究力的变形效应，由材料力学研究力的三要素：大小，方向，作用点2.1.2力学公理1作用与反作用定律（成对性）作用力与反作

3、用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反、沿同一作用线分别作用在两个相互作用的物体上。两个力是分别作用在两个物体上，不能认为作用力和反作用力相互平衡，组成平衡力系。2二力平衡定律（可消性）作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反，且在同一直线上。只适用于刚体二力构件和二力杆：二力杆件不一定是直杆，可以是各种形状的构件，满足二力平衡条件二力杆件（AB）二力杆件（DC、BC）3加减平衡力系定律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。这个公理对于研究力系的简化问题很重要根据这个公理可导出的2个推论：推理1：力的

4、可传性作用在刚体上某点力，可以沿着它的作用线移到刚体上的任意一点，并不改变该力对刚体的作用。对刚体而言，力的作用点已不是决定力的作用效果的要求，已被作用线所代替。推理2：三力平衡汇交定理作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。4力的平行四边形法则（可分性、可合性）作用在物体上同一点的两个力，可合成为一个合力，合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的四边形的对角线确定，合力矢等于这两个力矢的几何和。矢量加法可合性可分性5刚化原理（可传性）变形体在某力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化

5、为刚体，则平衡状态保持不变。2.2约束、约束反力与受力图2.2.1约束与约束反力自由体：位移不受限制的物体。非自由体：位移受限制的物体。约束阻碍物体的位移，也就是约束能起到改变物体运动状态的作用，所以约束对物体的作用，实际上就是力，这种力称为约束反力，简称为反力。特征：约束反力的方向必须与该约束所能够阻碍的运动方向相反；约束反力的大小未知。2.2.2常见的约束及其约束反力1柔性体约束（柔索约束）绳索、传动带、链条等，忽略刚性，不计重力，绝对柔软且不可伸长特点：只受拉，不受压，不能抗拒弯矩，限制物体沿柔性体伸长的方向运动。柔性体对物体的约束反力作用在接触点，方向沿着绳索背离物体

6、，用T表示柔性约束示意图柔性约束示意图2光滑接触面（线）约束忽略摩擦，理想光滑特点：只受压，不受拉，沿接触点处的公法线而指向物体，一般用N表示。又叫法向反力。光滑接触面示意图（1）光滑接触面示意图（2）光滑接触面示意图（3）3铰链约束约束类型：向心轴承、铰链和固定铰链特点：只限制物体的径向的相对移动，而不限制两物体绕铰链中心的相对转动。（1）固定铰链支座约束固定铰链支座约束（2）活动铰链支座约束活动铰链支座约束简图（3）固定端约束固定端约束固定端约束简图2.2.3刚体的受力分析与受力图作用在物体上的力可分为二大类：主动力：重力、压力、风等；被动力：约束反力画受力图：确定研究对

7、象，把施力物体对研究对象的作用力全部画出（主动力和约束反力），这种表示物体受力的简明图形，称为受力图，画受力图是解决静力学问题的一个重要步骤。刚体受力分析的要点：要有明确的研究对象。根据解题的需要可取单个物体为研究对象，也可取几个物体组成的系统为研究对象，对象不同，受力图不同；受力分析画的是受力图，不是施力图，在画受力图时研究对象受到的外力一个不能少，研究对象对其它物体的作用力一个不能画；除力场外（重力、磁力等），只有直接与研究对象接触的物体才有力的作用；约束反力的画法只取决于约束的性质，不要考虑刚体在