建筑力学(第二版 沈养中)教学资源第二章刚体静力分析基础.ppt

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1、第2章刚体静力分析基础第2章刚体静力分析基础返回【内容提要】本章介绍刚体与变形体的概念，力的概念和性质，力矩的概念和计算，力偶的概念和性质，约束与约束力的概念，工程中常见的约束与约束力，结构的计算简图，物体的受力分析与受力图。这些构成了刚体静力分析的基础。【学习要求】1.了解刚体和变形体的概念。理解力的概念和性质。理解力矩的概念，熟练掌握力矩的计算。理解力偶的概念和性质。2.理解约束与约束力的概念，掌握工程中常见约束的性质、简化表示和约束力的画法。3.了解结构计算简图的概念，掌握杆件结构计算简图的选取方法。4.熟练掌握物体的受力分析和正确画出受力图。第2章刚体静力分

2、析基础第2章刚体静力分析基础返回§2－1刚体与变形体§2－2力与力偶§2－3约束与约束力§2－4结构计算简图§2－5受力分析与受力图第2章刚体静力分析基础刚体与变形体目录§2－1刚体与变形体所谓刚体是指在外力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。这是一个理想化的力学模型。实际上物体在受到外力作用时，其内部各点间的相对距离都要发生改变，从而引起物体形状和尺寸的改变，即物体产生了变形。当物体的变形很小时，变形对研究物体的平衡和运动规律的影响很小，可以略去不计，这时可把物体抽象为刚体，从而使问题的研究大为简化。但当研究的问题与物体的变形密切相关时，即使是

3、极其微小的变形也必须加以考虑，这时就必须把物体抽象为变形体这一力学模型。第2章刚体静力分析基础力与力偶目录§2－2力与力偶2－2－1力的概念和性质1.力的概念力是物体间的相互机械作用。这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。力对物体的作用结果称为力的效应。力使物体运动状态发生改变的效应称为运动效应或外效应；力使物体的形状发生改变的效应称为变形效应或内效应。力的运动效应又分为移动效应和转动效应。第2章刚体静力分析基础力与力偶目录力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点。称为力的三要素。在国际单位制(SI)中，力的单位为N（牛顿）或kN（千牛顿）。力的方向包含

4、方位和指向。力的作用点是力在物体上的作用位置。实际上，力的作用位置不是一个点而是一定的面积，但当力作用的面积与物体的尺寸相比很小以至可以忽略时，就可近似地看成一个点。作用于一点上的力称为集中力。而当力的作用面积较大而不可忽略时，这种力称为分布力。第2章刚体静力分析基础力与力偶目录作用于一个物体上的若干个力称为力系。如果两个力系对物体的运动效应完全相同，则该两个力系称为等效力系。如果一个力与一个力系等效，则此力称为该力系的合力，而该力系中的各力称为合力的分力。分布力的大小用力的集度表示。作用在一定面积上的分布力，称为面分布力，其集度单位为N/m2或kN/m2；分布在

5、狭长面积或体积上的力可看作线分布力，其集度单位为N/m或kN/m。第2章刚体静力分析基础力与力偶目录4.力的表示力既有大小又有方向，因而力是矢量。对于集中力，我们可以用带有箭头的直线段表示。该线段的长度按一定比例尺绘出表示力的大小；线段的箭头指向表示力的方向；线段的始端或终端表示力的作用点；矢量所沿的直线称为力的作用线。集中力的表示方法规定用黑体字母F表示力，而用普通字母F表示力的大小。第2章刚体静力分析基础力与力偶目录对于分布力，若力的集度为常量，则该分布力称为均布力；否则，就称为非均布力。分布力的集度通常用q表示。作用于楼板上向下的面分布力搁置在墙上的梁沿其

6、长度方向作用着向下的线分布力，其集度q=2kN/mq第2章刚体静力分析基础力与力偶目录挡土墙单位长度墙段上的土压力地下室外墙单位长度墙段上的土压力和地下水压力第2章刚体静力分析基础力与力偶目录3.力的性质实践表明，力有如下一些性质：(1)作用于同一刚体上的二个力使刚体保持平衡的充分必要条件是：这二个力大小相等，方向相反，作用在同—直线上。这一性质也称为二力平衡公理。受二个力作用处于平衡的构件称为二力构件。(2)在作用于刚体上的任一已知力系中，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应。这一性质也称为加减平衡力系公理。由上可得如下推论：作用于刚体上的力可沿

7、其作用线移动到该刚体上任一点，而不改变此力对刚体的效应。这一推论称为力的可传性原理。第2章刚体静力分析基础力与力偶目录必须指出，上面的性质只适用于刚体，不适用于变形体。绳索的两端若受到大小相等、方向相反、沿同一直线的二个压力的作用．则其不会平衡。变形杆在平衡力系F1、F2作用下产生拉伸变形，若除去这一对平衡力，则杆就不会发生变形；若将力F1、F2分别沿作用线移到杆的另一端，则杆将产生压缩变形。第2章刚体静力分析基础力与力偶目录(3)如果把在某一力系作用下处于平衡的变形体刚化为刚体，则该物体的平衡状态不会改变。这一性质也称为刚化原理。由此可知，作用于刚体上的力