建筑力學(xué)課件1

1、第一章第一章 緒論緒論一、引言一、引言建筑力學(xué)建筑力學(xué)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，它為土木工程的結(jié)構(gòu)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，它為土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)場(chǎng)受力問(wèn)題的解決提供基本的力學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)場(chǎng)受力問(wèn)題的解決提供基本的力學(xué)知識(shí)和計(jì)算方法。和計(jì)算方法。緒緒 論論石拱橋石拱橋緒緒 論論斗拱結(jié)構(gòu)斗拱結(jié)構(gòu)緒緒 論論廊橋廊橋框架電梯公寓框架電梯公寓埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔高高320.7米米緒緒 論論鋼塔聳立在大橋南北兩側(cè)，高鋼塔聳立在大橋南北兩側(cè)，高342米，米， 鋼塔之間的大橋鋼塔之間的大橋跨度達(dá)跨度達(dá)1280米，為世界所建大橋中罕見(jiàn)的單孔長(zhǎng)跨距米，為世界所建大橋中罕見(jiàn)的單孔長(zhǎng)跨距大吊橋之一大吊橋之一,從海面

2、到橋中心部的高度約從海面到橋中心部的高度約60米米 .寬寬27.4米米,長(zhǎng)長(zhǎng)2000多米多米緒緒 論論吉隆坡吉隆坡 石油雙子大廈石油雙子大廈緒緒 論論鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑緒緒 論論緒緒 論論緒緒 論論一、建筑力學(xué)的任務(wù)一、建筑力學(xué)的任務(wù)建筑結(jié)構(gòu)是在建筑物或構(gòu)筑物中起骨架建筑結(jié)構(gòu)是在建筑物或構(gòu)筑物中起骨架( (承受和傳遞荷載承受和傳遞荷載) )作用的主要物體。作用的主要物體。組成建筑結(jié)構(gòu)的基本部件稱為構(gòu)件組成建筑結(jié)構(gòu)的基本部件稱為構(gòu)件力學(xué)力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。建筑力學(xué)主要研究建筑物或構(gòu)筑物中的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。建筑力學(xué)主要研究建筑物或構(gòu)筑物中的結(jié)構(gòu)或構(gòu)

3、件。構(gòu)件構(gòu)件的分類的分類結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)建筑物中承受荷載并起骨架作用的部分。建筑物中承受荷載并起骨架作用的部分。構(gòu)件構(gòu)件組成結(jié)構(gòu)的單個(gè)部件。組成結(jié)構(gòu)的單個(gè)部件。緒緒 論論1 1、桿件及桿系結(jié)構(gòu)、桿件及桿系結(jié)構(gòu)桿桿它的幾何特征是細(xì)而長(zhǎng)，它的幾何特征是細(xì)而長(zhǎng)，即即lhlh，lblb。桿又可分為直桿和曲桿。桿又可分為直桿和曲桿。 緒緒 論論薄壁結(jié)構(gòu)薄壁結(jié)構(gòu)它的幾何特征是寬而薄它的幾何特征是寬而薄即即atat，btbt。平面形狀的稱為平面形狀的稱為板板，曲面形狀稱為，曲面形狀稱為殼殼。 緒緒 論論2 2、薄壁結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)實(shí)體結(jié)構(gòu)實(shí)體結(jié)構(gòu)它的幾何特征是三個(gè)方向的尺寸都是它的幾何特征是三個(gè)方向的尺寸都是同量級(jí)的

4、。同量級(jí)的。緒緒 論論3 3、實(shí)體結(jié)構(gòu)、實(shí)體結(jié)構(gòu)建筑力學(xué)研究的內(nèi)容建筑力學(xué)研究的內(nèi)容幾何不變幾何不變是結(jié)構(gòu)按一定的幾何規(guī)律組合在一起，是結(jié)構(gòu)按一定的幾何規(guī)律組合在一起，且在荷載作用下其幾何形狀不發(fā)生改變。且在荷載作用下其幾何形狀不發(fā)生改變。 強(qiáng)度強(qiáng)度是結(jié)構(gòu)抵抗破壞的能力是結(jié)構(gòu)抵抗破壞的能力 剛度剛度是結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力是結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)保持原有平衡形態(tài)的能力是結(jié)構(gòu)保持原有平衡形態(tài)的能力 建筑力學(xué)的任務(wù)：建筑力學(xué)的任務(wù)：是通過(guò)研究結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛是通過(guò)研究結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性；材料的力學(xué)性能；結(jié)構(gòu)的幾何組度、穩(wěn)定性；材料的力學(xué)性能；結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)則，在保證結(jié)構(gòu)既安全可靠

5、又經(jīng)濟(jì)節(jié)約的成規(guī)則，在保證結(jié)構(gòu)既安全可靠又經(jīng)濟(jì)節(jié)約的前提下，為構(gòu)件選擇合適的材料、確定合理的前提下，為構(gòu)件選擇合適的材料、確定合理的截面形狀和尺寸提供計(jì)算理論及計(jì)算方法。截面形狀和尺寸提供計(jì)算理論及計(jì)算方法。緒緒 論論建筑力學(xué)學(xué)習(xí)的意義建筑力學(xué)學(xué)習(xí)的意義1 1、在施工中理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的意圖與要求，、在施工中理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的意圖與要求，保證工程質(zhì)量，避免發(fā)生工程事故。保證工程質(zhì)量，避免發(fā)生工程事故。2.2.合理、經(jīng)濟(jì)的完成施工中的一些力學(xué)問(wèn)題。合理、經(jīng)濟(jì)的完成施工中的一些力學(xué)問(wèn)題。3.3.保證工程的改進(jìn)措施施行。保證工程的改進(jìn)措施施行。緒緒 論論變形固體變形固體是在外力作用下，會(huì)產(chǎn)生變形的固

6、體是在外力作用下，會(huì)產(chǎn)生變形的固體。 變形固體在外力作用下會(huì)產(chǎn)生兩種性質(zhì)的變形：變形固體在外力作用下會(huì)產(chǎn)生兩種性質(zhì)的變形：彈性變形彈性變形當(dāng)外力消除時(shí)，變形隨著消失的變形；當(dāng)外力消除時(shí)，變形隨著消失的變形；塑性變形塑性變形當(dāng)外力消除后，不能消失的變形。當(dāng)外力消除后，不能消失的變形。1.1.完全彈性假設(shè)完全彈性假設(shè)當(dāng)塑性變形很小，忽略不計(jì)，認(rèn)為只有彈性變形，當(dāng)塑性變形很小，忽略不計(jì)，認(rèn)為只有彈性變形，這種只有彈性變形的變形固體稱為這種只有彈性變形的變形固體稱為完全彈性體完全彈性體。 二、變形固體的基本假設(shè)二、變形固體的基本假設(shè)緒緒 論論2 2均勻連續(xù)假設(shè)均勻連續(xù)假設(shè)假設(shè)變形固體在其整個(gè)體積內(nèi)用同

7、種介質(zhì)假設(shè)變形固體在其整個(gè)體積內(nèi)用同種介質(zhì)毫無(wú)空隙的充滿了物體。毫無(wú)空隙的充滿了物體。3 3各向同性假設(shè)各向同性假設(shè)假設(shè)變形固體沿各個(gè)方向的力學(xué)性能均相假設(shè)變形固體沿各個(gè)方向的力學(xué)性能均相同。同。4 4小變形假設(shè)小變形假設(shè)在實(shí)際工程中，構(gòu)件在荷載作用下，在實(shí)際工程中，構(gòu)件在荷載作用下，其變形與構(gòu)件的原尺寸相比通常很小，其變形與構(gòu)件的原尺寸相比通常很小，可以忽略不計(jì)，稱這一類變形為可以忽略不計(jì)，稱這一類變形為小變形小變形。 緒緒 論論 軸向拉壓軸向拉壓彎彎 曲曲 扭扭 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪切剪切緒緒 論論緒緒 論論緒緒 論論第二章 靜力學(xué)的基本概念 力力是物體之間相互的機(jī)械作用。這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)是物體之

8、間相互的機(jī)械作用。這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變形。前者稱為力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變形。前者稱為力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，或外效應(yīng)；后者稱為力的變形效應(yīng)，或內(nèi)效應(yīng)。靜力學(xué)中主要或外效應(yīng)；后者稱為力的變形效應(yīng)，或內(nèi)效應(yīng)。靜力學(xué)中主要討論力的外效應(yīng)。討論力的外效應(yīng)。 應(yīng)當(dāng)指出，既然力是物體之間相互的機(jī)械作用，力就不能應(yīng)當(dāng)指出，既然力是物體之間相互的機(jī)械作用，力就不能脫離物體而單獨(dú)存在。在分析物體受力時(shí)，必須搞清哪個(gè)是施脫離物體而單獨(dú)存在。在分析物體受力時(shí)，必須搞清哪個(gè)是施力體，哪個(gè)是受力體。力體，哪個(gè)是受力體。實(shí)踐證明，力對(duì)物體的作用效應(yīng)取決于以下實(shí)踐證明，力對(duì)物體的作用

9、效應(yīng)取決于以下三個(gè)要素三個(gè)要素： (1) (1) 力的大小力的大小。指物體間相互作用的強(qiáng)弱程度。國(guó)際單位。指物體間相互作用的強(qiáng)弱程度。國(guó)際單位制制(SI)(SI)中，力的單位為牛中，力的單位為牛 頓頓(N)(N)或千?；蚯?頓頓(KN)(KN)。 (2) (2) 力的方向力的方向。通常包含力的方位和指向兩個(gè)含義。例如。通常包含力的方位和指向兩個(gè)含義。例如重力的方向是重力的方向是“鉛垂向下鉛垂向下”，“鉛垂鉛垂”是指力的方位；是指力的方位；“向下向下”是說(shuō)力的指向。是說(shuō)力的指向。 ( (3) 3) 力的作用點(diǎn)力的作用點(diǎn)。力的作用點(diǎn)是指力在物體上作用的位置。力的作用點(diǎn)是指力在物體上作用的位置。

10、一般說(shuō)來(lái)，力的作用位置并不在一個(gè)點(diǎn)上，而是分布在物一般說(shuō)來(lái)，力的作用位置并不在一個(gè)點(diǎn)上，而是分布在物體的某一部分面積或體積上。例如，蒸汽壓力作用于整個(gè)容器體的某一部分面積或體積上。例如，蒸汽壓力作用于整個(gè)容器壁，這就形成了面積分布力；重力作用于物體的每一點(diǎn)，又形壁，這就形成了面積分布力；重力作用于物體的每一點(diǎn)，又形成了體積分布力。但是在很多情況下，可以把分布在物體上某成了體積分布力。但是在很多情況下，可以把分布在物體上某一部分的面積或體積上的力簡(jiǎn)化為作用在一個(gè)點(diǎn)上。例如，手一部分的面積或體積上的力簡(jiǎn)化為作用在一個(gè)點(diǎn)上。例如，手推車時(shí)，力是分布在與手相接觸的面積上，但當(dāng)接觸面積很小推車時(shí)，力是分

11、布在與手相接觸的面積上，但當(dāng)接觸面積很小時(shí)，可把它看作集中作用于一點(diǎn)；又如重力分布在物體的整個(gè)時(shí)，可把它看作集中作用于一點(diǎn)；又如重力分布在物體的整個(gè)體積上，在研究物體的外效應(yīng)時(shí)，也可將它看作集中作用于物體積上，在研究物體的外效應(yīng)時(shí)，也可將它看作集中作用于物體的重心。這種集中作用于一點(diǎn)的力，稱為集中力。這個(gè)點(diǎn)稱體的重心。這種集中作用于一點(diǎn)的力，稱為集中力。這個(gè)點(diǎn)稱為力的作用點(diǎn)。為力的作用點(diǎn)。 力的三要素表明力的三要素表明力是一矢量力是一矢量。它可用一有向線段來(lái)表示，。它可用一有向線段來(lái)表示，如圖如圖1.11.1所示。線段的長(zhǎng)度按一定比例尺表示力的大?。痪€段的所示。線段的長(zhǎng)度按一定比例尺表示力的大

12、?。痪€段的方位角和箭頭的指向表示力的方向；線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力方位角和箭頭的指向表示力的方向；線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)。通過(guò)力的作用點(diǎn)，沿力的方向畫出的直線，稱為力的作用點(diǎn)。通過(guò)力的作用點(diǎn)，沿力的方向畫出的直線，稱為力的作用線。本書中用黑斜體字母表示矢量，如力表示力矢量；的作用線。本書中用黑斜體字母表示矢量，如力表示力矢量；而用普通字母表示這個(gè)矢量的大小。而用普通字母表示這個(gè)矢量的大小。力是一矢量力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來(lái)表示，如圖。，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來(lái)表示，如圖。F F28一、二力平衡公一、二力平衡公理理 作用于剛體上的兩個(gè)力平衡的充分與必要作用于剛體上的兩個(gè)力平衡的充分與必

13、要條件是這兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線條件是這兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線在一條直線上。在一條直線上。二力體：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力體。二力體：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力體。二力桿靜力學(xué)基本公理靜力學(xué)基本公理29推論推論 ( (力在剛體上的可傳性力在剛體上的可傳性) ) 作用于剛體上某點(diǎn)的力，可沿其作用線移動(dòng)作用于剛體上某點(diǎn)的力，可沿其作用線移動(dòng)到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的作用到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的作用效應(yīng)。效應(yīng)。= = =F FA AF F2 2F F1 1F FA AB BF F1 1A AB B二、加減平衡力系公理二、加減平衡力系公理 在

14、作用于剛體上的已知力系上，加上或減在作用于剛體上的已知力系上，加上或減去任意一個(gè)平衡力系，不會(huì)改變?cè)ο祵?duì)剛體去任意一個(gè)平衡力系，不會(huì)改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。的作用效應(yīng)。30A A 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個(gè)合力。合力的大小與方向由原兩力為一點(diǎn)的一個(gè)合力。合力的大小與方向由原兩力為鄰邊而作出的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)確定。鄰邊而作出的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)確定。F F1 1F F2 2R R矢量表達(dá)式：R= FR= F1 1+F+F2 2即，合力為原兩力的矢量和。三、力的平行四邊形法則三、力的平行四邊形法則推論：力的三角形法則推

15、論：力的三角形法則31四、三力平衡匯交定理四、三力平衡匯交定理一剛體受不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三一剛體受不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三力的作用線必共面且匯交于一點(diǎn)力的作用線必共面且匯交于一點(diǎn)。 此定理說(shuō)明了不平行的三個(gè)力平衡的必要條件，當(dāng)兩個(gè)力此定理說(shuō)明了不平行的三個(gè)力平衡的必要條件，當(dāng)兩個(gè)力的作用線相交時(shí)，可用來(lái)確定第三個(gè)力作用線的方位的作用線相交時(shí)，可用來(lái)確定第三個(gè)力作用線的方位。32五、作用力和反作用力定律五、作用力和反作用力定律兩個(gè)物體間的相互作用的一對(duì)力，總是大小相等，兩個(gè)物體間的相互作用的一對(duì)力，總是大小相等，方向相反，作用線相同，并分別而且同時(shí)作用于這方向相反，作用線相同，并

16、分別而且同時(shí)作用于這兩個(gè)物體上。兩個(gè)物體上。 例例 吊燈 力的投影力的投影平面匯交力系是簡(jiǎn)單力系，是研究復(fù)雜力系的基礎(chǔ)。平面匯交力系的合成有兩種平面匯交力系是簡(jiǎn)單力系，是研究復(fù)雜力系的基礎(chǔ)。平面匯交力系的合成有兩種方法。方法。1 1、幾何法、幾何法用力的三角形法則或力的多邊形法制求合力的方法，是一種定性的用力的三角形法則或力的多邊形法制求合力的方法，是一種定性的粗略的計(jì)算方法粗略的計(jì)算方法（1 1）兩個(gè)匯交力的合成）兩個(gè)匯交力的合成用用幾何法幾何法求匯交力系合力時(shí)，應(yīng)注意求匯交力系合力時(shí)，應(yīng)注意分力首尾相接，分力首尾相接，合力是從第一力的箭尾指向最后一力的箭頭。合力是從第一力的箭尾指向最后一力

17、的箭頭。Oa) 平行四邊形法則F2F1b) 力三角形F2d) 力多邊形F1OF5Oc) 匯交力系F4F2F1F3OF1F2F4F3F52 2、解析法、解析法定量計(jì)算合力的大小和方向的方法定量計(jì)算合力的大小和方向的方法（1 1）力在直角坐標(biāo)軸上的投影）力在直角坐標(biāo)軸上的投影分力大小：分力大?。篎 FX X=Fcos=FcosF FY Y=Fsin=Fsin、為力與為力與x軸和軸和y軸所軸所夾的銳角，夾的銳角，為為F與與x軸所夾的銳角軸所夾的銳角投影：投影：X=FcosX=FcosY=-FsinY=-Fsin討論：討論：=00 =900時(shí)，時(shí)，X、Y的大小的大小xabFxya2b2a1b1若已知力

18、若已知力F在在x、y軸上的投影軸上的投影X、Y，那么力的大小及方向，那么力的大小及方向就可以求得就可以求得FxFyy xFO討論：力的投影與分量討論：力的投影與分量可見(jiàn)，可見(jiàn)，。FxyOxFy OYXYXYX ac-bc=ab由由合力投影定理合力投影定理有：有： Rx=X1+X2+Xn= X Ry=Y1+Y2+Yn= Y 合力的投影abcF1xF2RxxyRya2222YXRRRyxXYRRxyatan合力：合力：120NF 240NF 350NF 【例例2-2】 試分別求出圖2-6中各力的合力在x軸和y軸上投影。已知，各力方向如圖所示。【解解】 可得出各力的合力在x、y軸上的投影為R1232

19、23cos90cos034xxFFFFF3040kN+50kN10kN5 R123224sin90sin034yyFFFFF420kN+050kN20kN5 1F2F3F4F【例例2-32-3】 已知： = 200 N，= 300 N，= 100 N， = 250 N，求圖所示平面匯交力系的合力。【解解】 412341cos30cos60cos45cos45129.3NixiFFFFF412341cos60cos30cos45cos45112.3NiyiFFFFF2222R()()xyixiyFFFFF22129.3112.3 N171.3NRRR129.3cos,0.7548171.3ixx

20、FFFFFiRRR112.3cos,0.6556171.3yiyFFFFFj力矩與力偶力矩與力偶 在力的作用下，物體將發(fā)生移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。力在力的作用下，物體將發(fā)生移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力矩來(lái)衡量，即的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力矩來(lái)衡量，即力矩是衡量力轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是衡量力轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的物理量效應(yīng)的物理量。 討論力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)討論力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)時(shí)，主要關(guān)心力矩的大時(shí)，主要關(guān)心力矩的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而這些小與轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而這些與與力的大小、轉(zhuǎn)動(dòng)中心力的大小、轉(zhuǎn)動(dòng)中心（矩心）（矩心）的位置、動(dòng)中的位置、動(dòng)中心到力作用線的垂直距心到力作用線的垂直距離離（力臂）（力臂）有關(guān)。有關(guān)。力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)力的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)力矩力矩 M 可由下式計(jì)算

21、：可由下式計(jì)算：M = FP d式中：式中：FP 是力的數(shù)值大小，是力的數(shù)值大小，d 是力臂，逆時(shí)針轉(zhuǎn)取正號(hào)，常是力臂，逆時(shí)針轉(zhuǎn)取正號(hào)，常用單位是用單位是 KN-m 。力矩用帶箭。力矩用帶箭頭的弧線段表示。頭的弧線段表示。 集中力引起的力矩直接套用公式進(jìn)行計(jì)算；集中力引起的力矩直接套用公式進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于均布線荷載引起的力矩，先計(jì)算其合力，再對(duì)于均布線荷載引起的力矩，先計(jì)算其合力，再套用公式進(jìn)行計(jì)算。套用公式進(jìn)行計(jì)算。力矩的特性力矩的特性1、力作用線過(guò)矩心，力矩為零；、力作用線過(guò)矩心，力矩為零；2、力沿作用線移動(dòng)，力矩不變。、力沿作用線移動(dòng)，力矩不變。合力矩定理合力矩定理 一個(gè)力對(duì)一點(diǎn)的力矩等于

22、它的兩個(gè)分力對(duì)一個(gè)力對(duì)一點(diǎn)的力矩等于它的兩個(gè)分力對(duì)同一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。同一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。例例 1 求圖中荷載對(duì)求圖中荷載對(duì)A、B兩點(diǎn)之矩兩點(diǎn)之矩(a)(b)解：解：圖（圖（a a）：）： MA = - 82 = -16 kN m MB = 82 = 16 kN m圖（圖（b）：）： MA = - - 42 21 = = -8 k -8 kN m m MB = 421 = 8 kN m例例 2 求圖中力對(duì)求圖中力對(duì)A點(diǎn)之矩點(diǎn)之矩解：解：將力將力F沿沿X方向和方向和Y方向方向等效分解為兩個(gè)分力，由等效分解為兩個(gè)分力，由合力矩定理得：合力矩定理得：yyxxAdFdFM由于由于 dx = 0 ，所以

23、：，所以：mkNdFMyyA28.2822220力偶和力偶矩力偶和力偶矩力偶力偶 大小相等的二個(gè)反向平行力稱之為一大小相等的二個(gè)反向平行力稱之為一 個(gè)力偶。個(gè)力偶。 力偶的作用效果是引起物體的轉(zhuǎn)動(dòng)，和力力偶的作用效果是引起物體的轉(zhuǎn)動(dòng)，和力矩一樣，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)。矩一樣，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)。式中：式中：F F 是力的大??；是力的大??； d d 是力偶臂，是力偶中兩是力偶臂，是力偶中兩個(gè)力的作用線之間的距離；個(gè)力的作用線之間的距離； 逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)。逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)。常用單位為常用單位為 KNKNm m 。FdM 力偶的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力偶矩表示，它等于力偶力偶的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力偶矩表示，它等于力偶中

24、任何一個(gè)力的大小與力偶臂中任何一個(gè)力的大小與力偶臂d d 的乘積，加上適的乘積，加上適當(dāng)?shù)恼?fù)號(hào)，當(dāng)?shù)恼?fù)號(hào)，即力偶的圖例力偶的圖例力偶特性一：力偶特性一： 力偶的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)與轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置力偶的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)與轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置無(wú)關(guān)，所以力偶在作用平面內(nèi)可任意移無(wú)關(guān)，所以力偶在作用平面內(nèi)可任意移動(dòng)。動(dòng)。力偶特性二：力偶特性二： 力偶的合力為零，所以力偶的效應(yīng)力偶的合力為零，所以力偶的效應(yīng)只能與轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)平衡，即只能與力偶或只能與轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)平衡，即只能與力偶或力矩平衡，而不能與一個(gè)力平衡。力矩平衡，而不能與一個(gè)力平衡。力偶系的合成力偶系的合成 作用在一個(gè)物體上的一組力偶稱為一個(gè)力偶系。力偶系的合成結(jié)果為一個(gè)合

25、力偶M。即：MMMMMn21力偶系的平衡力偶系的平衡 顯然，當(dāng)物體平衡時(shí)，合力偶必須為零，即：0M上式稱為力偶系的解析平衡條件。繩索類繩索類只能受拉只能受拉，所以它們的約束反力是，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)作用在接觸點(diǎn)，方向，方向沿繩索背離物體沿繩索背離物體。S1S1S2S2 約束約束1 1、柔索約束、柔索約束2 2、光滑接觸面約束、光滑接觸面約束約束反力約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向，方向沿公法線，指向受力物體沿公法線，指向受力物體3 3、光滑圓柱鉸鏈約束、光滑圓柱鉸鏈約束A AB BN NA AB B52N Ny yN Nx x4 4、 固定鉸支座：固定鉸支座：N N 5

26、35 5、可動(dòng)鉸支座：、可動(dòng)鉸支座：N NN N54A AB BN NA AN NB BA AC CB B6 6、鏈桿約束：、鏈桿約束：55 7 7、固定端支座、固定端支座56畫受力圖的方法與步驟：畫受力圖的方法與步驟：1 1、取隔離體（研究對(duì)象）、取隔離體（研究對(duì)象）2 2、畫出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生、畫出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生 運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）3 3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束 反力反力4 4、區(qū)隔離體時(shí)的拋棄部分對(duì)分離體的力不能丟。、區(qū)隔離體時(shí)的拋棄部分對(duì)分離體的力不能丟。物體的受

27、力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖57畫出重物和畫出重物和ABAB桿的受力圖桿的受力圖例例158例例2 2 重量為重量為F FW W 的小球放置在光滑的斜面上，并的小球放置在光滑的斜面上，并用繩子拉住，畫出此球的受力圖。用繩子拉住，畫出此球的受力圖?！窘饨狻恳孕∏?yàn)檠芯繉?duì)象，解除小球的約束，畫以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，解除小球的約束，畫出分離體，小球受重力出分離體，小球受重力( (主動(dòng)力主動(dòng)力)F)FW W，并畫出，同，并畫出，同時(shí)小球受到繩子的約束反力（拉力）時(shí)小球受到繩子的約束反力（拉力）F FTATA和斜面的和斜面的約束反力（支持力）約束反力（支持力）F FNBNB。59【解解】取梁為研究對(duì)象

28、，解除約束，畫出分離體，取梁為研究對(duì)象，解除約束，畫出分離體，畫主動(dòng)力畫主動(dòng)力F F；A A端為固定鉸支座，用水平和豎直的兩端為固定鉸支座，用水平和豎直的兩個(gè)未知力個(gè)未知力F FAxAx和和F FAyAy表示；表示；B B端為移動(dòng)鉸支座，它的約端為移動(dòng)鉸支座，它的約束反力用束反力用F FB B表示，但指向可任意假設(shè)。表示，但指向可任意假設(shè)。例例3 3 水平梁水平梁ABAB受已知力受已知力F F作用，作用，A A端為固定鉸支座，端為固定鉸支座，B B端為移動(dòng)鉸支座，梁的自重不計(jì)，畫出梁端為移動(dòng)鉸支座，梁的自重不計(jì)，畫出梁ABAB的受的受力圖。力圖。60畫受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題畫受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題除重

29、力、電磁力外，物體之間只有通過(guò)接觸才有相互機(jī)械除重力、電磁力外，物體之間只有通過(guò)接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。而定。2 2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。1 1、不要漏畫力、不要漏畫力61約束反力的方向必須嚴(yán)格地

30、按照約束的類型來(lái)畫，不能單憑直觀或根約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來(lái)畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3 3、不要畫錯(cuò)力的方向、不要畫錯(cuò)力的方向4 4、受力圖上不能再帶約束、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在隔離體上即受力圖一定要畫在隔離體上。62一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對(duì)象的不同，有可能不同。當(dāng)物體

31、一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對(duì)象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來(lái)分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對(duì)象的外力。系統(tǒng)拆開來(lái)分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對(duì)象的外力。對(duì)于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部或單個(gè)物體的受對(duì)于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部或單個(gè)物體的受力圖上要與之保持一致。力圖上要與之保持一致。 5 5、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。 6 6 、同一系統(tǒng)各研究對(duì)象的受力圖必須整體與局部一致，相互協(xié)調(diào)，不能相互、同一系統(tǒng)各研究對(duì)象的受力圖必須整體與局部一致，相互協(xié)調(diào)，不能相互矛盾。矛盾。7 7 、正確判斷二力構(gòu)件。、正確判斷二力構(gòu)件。63結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖是實(shí)際結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型。計(jì)算簡(jiǎn)圖是實(shí)際結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型。選用原則 要能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的主要受力特性；要能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的主要受力特性； 同時(shí)又要便于分析和計(jì)算。同時(shí)又要便于分析和計(jì)算。桿件及桿與桿