材料力学附录A-平面图形几何性质课件.ppt

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1、附录A：平面图形的几何性质A.1静矩和形心AyXyXdAO当截面由若干简单图形组成2、截面对形心轴的静矩为零3、若截面对某轴的静矩为零，则该轴必为形心轴1、截面图形的静矩是对某一坐标轴定义的，固静矩与坐标轴有关如图所示将截面任意分为两部分A1与A2，证明这两部分面积对整个截面形心轴xc的面积矩绝对值相等。例题I.1设：A1，A2对xc轴的静矩分别为Sxc1和Sxc2证毕试确定图示梯形面积的形心位置，及其对底边的静矩。例题I.2解：图形对底边的静矩形心位置abhxyOC1xC2x2010010020A1A2yc1yc2xyo例题求图示图形的形心40C80例题

2、求图示图形的形心202002001010A1A3A2yc1yc3yc2xy65155CyxyxρdAOA.2极惯性矩、惯性矩和惯性积性质：1、惯性矩和惯性积是对一定轴而定义的，而极惯矩，是对点定义的。2、惯性矩和极惯矩永远为正，惯性积可能为正、为负、为零。3、任何平面图形对于通过其形心的对称轴和与此对称轴垂直的轴的惯性积为零。4、对于面积相等的截面，截面相对于坐标轴分布的越远，其惯性矩越大。yy5、组合图形对某一点的极惯性矩或对某一轴的惯性矩、惯性积惯性半径：dAxyOxy任意形状的截面图形的面积为A，则图形对y轴和x轴的惯性半径分别定义为惯性半径的特征：1.

3、惯性半径是对某一坐标轴定义的。2.惯性半径的单位为m。3.惯性半径的数值恒取正值。A.3平行移轴公式、组合图形的惯性矩和惯性积xcycyxOadA在所有相互平行的坐标轴中，图形对形心轴的惯性矩为最小，但图形对形心轴的惯性积不一定是最小例题I.3试求图示三角形：（1）对x轴静矩；（2）对x轴的惯性矩；（3）对x1轴的惯性矩。xb/2b/2h/2h/2Oyx1ydyxc例：圆形（实心、空心）yxrdrR图示为三个等直径圆相切的组合问题,求对形心轴x的惯性矩.例题I.4O1O2O3xcO2、O3到xc轴的距离O1到xc轴的距离静矩和形心AyXyXdAO当截面由若

4、干简单图形组成yxyxρdAO极惯性矩、惯性矩和惯性积惯性半径：dAxyOxy任意形状的截面图形的面积为A，则图形对y轴和x轴的惯性半径分别定义为惯性半径的特征：1.惯性半径是对某一坐标轴定义的。2.惯性半径的单位为m。3.惯性半径的数值恒取正值。平行移轴公式、组合图形的惯性矩和惯性积xcycyxOadA在所有相互平行的坐标轴中，图形对形心轴的惯性矩为最小，但图形对形心轴的惯性积不一定是最小求图示图形对其形心轴XC轴的惯性矩解：2010010020A1A2yc1yc2xyo40C80XCA.4惯性矩和惯性积的转轴公式、主轴和主矩XyOx1y1图形对通过同一坐标

5、原点任意一对相互垂直坐标轴的两个轴惯性矩之和为常量,等于图形对原点的极惯性矩主惯性轴:图形对某对坐标轴惯性积为零,这对坐标轴称为该图形的主惯性轴主惯性矩:图形对主轴的惯性矩,称主惯性矩形心主轴:过形心的主轴称为主形心轴形心主矩:图形对形心主轴的惯性矩称为形心主矩已知：图形尺寸如图所示。求：图形的形心主矩。5027030300zyCIz0=Iz0(Ⅰ)+Iz0(Ⅱ)2.确定形心主惯性矩解：1、确定形心位置22试求形心主轴的位置及形心主矩。解：1.确定形心位置2.在形心位置处建立Cxy坐标,先分别求出三个矩形对于x、y轴的惯性矩和惯性积,得整个图形对于x,y轴的惯

6、性矩和惯性积。3.根据上述结果确定主轴位置及形心主矩xyxcycc402004004018020xycxcyc402004004018020根据公式,图形的形心主矩为：xycxcyc课堂练习I.在下列关于平面图形的结论中，（）是错误的。A.图形的对称轴必定通过形心；B.图形两个对称轴的交点必为形心；D.使静矩为零的轴必为对称轴。C.图形对对称轴的静矩为零；D在平面图形的几何性质中，（）的值可正、可负、也可为零。A.静矩和惯性矩；B.极惯性矩和惯性矩；C.惯性矩和惯性积；D.静矩和惯性积。D课堂练习I.图示任意形状截面，它的一个形心轴zc把截面分成Ⅰ和Ⅱ两部

7、分，在以下各式中，（）一定成立。ⅠⅡZCC课堂练习I.图a、b所示的矩形截面和正方形截面具有相同面积。设它们对对称轴x的惯性矩分别为对对称轴y的惯性矩分别为，则（）。C图示半圆形，若圆心位于坐标原点，则（）。课堂练习I.xyD任意图形的面积为A，x0轴通过形心C，x1轴和x0轴平行，并相距a，已知图形对x1轴的惯性矩是I1，则对x0轴的惯性矩为（）。课堂练习I.B设图示截面对y轴和x轴的惯性矩分别为Iy、Ix，则二者的大小关系是（）。课堂练习I.B图示任意形状截面，若Oxy轴为一对主形心轴，则（）不是一对主轴。课堂练习I.CA.形心轴；B.主轴C.主

8、形心轴D.对称轴在图示开口薄壁截面图形