土木工程力學(xué)10-物體受力分析上

土木工程力學(xué)第一章第四節(jié)物體受力圖的繪制（上）合肥鐵路工程學(xué)校機(jī)電教研室2/5/20231物體受力圖的繪制（上）溫故知新學(xué)習(xí)探究知識(shí)強(qiáng)化課堂延伸提綱挈領(lǐng)一、畫(huà)受力圖的步驟二、例題講解一三、例題講解二四、例題講解三2/5/20232本節(jié)課需要解決的問(wèn)題:1、什么是分離體2、畫(huà)受力圖的一般程序步驟3、畫(huà)受力圖的注意事項(xiàng)學(xué)習(xí)探究2/5/20233第一章力和受力圖第四節(jié)物體受力圖的繪制（上）2/5/20234一、知識(shí)回顧1、柔體約束—反力方向沿著繩子背離物體2、光滑接觸面約束—公法線及反力畫(huà)法3、圓柱鉸鏈約束—四選一4、鏈桿約束—（鏈桿和二力桿的異同）5、支座—11種表達(dá)及其反力畫(huà)法2/5/20235ABC練習(xí)1、畫(huà)出藍(lán)色桿件ABC整體的約束反力畫(huà)受力圖的基本方法和步驟是怎樣的呢？2/5/20236ABCABA:可動(dòng)絞支座約束約束反力：為垂直支撐面的力FA

。C:固定端支座約束約束反力為兩個(gè)正交分力+力偶矩MC

。FAFCxFCyMC整體的受力圖C分離體練習(xí)1、畫(huà)出藍(lán)色桿件ABC整體的約束反力2/5/20237某學(xué)生的作業(yè)力沒(méi)有加標(biāo)記B點(diǎn)圓柱鉸鏈屬于內(nèi)力，不用畫(huà)2/5/20238ABC練習(xí)1補(bǔ)充、畫(huà)出藍(lán)色桿件各部分的受力圖ABFAFCxFCyMC整體的受力圖FAABAB桿的受力圖BCBC桿的受力圖MCC2/5/20239靜力分析的重要任務(wù)之一就是根據(jù)靜力學(xué)公理、約束反力等表示物體的受力情況，確定未知的約束反力。受力分析1解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件，約束類(lèi)型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為物體的受力分析。2/5/202310簡(jiǎn)單地說(shuō)，受力分析就是確定物體受了幾個(gè)力，每個(gè)力的作用位置和力的作用方向。受力圖2分離體——把研究對(duì)象解除約束，從周?chē)矬w中分離出來(lái)，單獨(dú)畫(huà)出其圖形輪廓（力學(xué)簡(jiǎn)圖）。受力圖——將分離體所受的主動(dòng)力和約束力分別用帶箭頭的線段表示在分離體上所得到的圖形。2/5/2023112受力圖

畫(huà)受力圖的步驟①選研究對(duì)象，畫(huà)分離體圖；②首先畫(huà)上主動(dòng)力；③明確研究對(duì)象所受周?chē)募s束，根據(jù)約束類(lèi)型，對(duì)號(hào)入座畫(huà)約束力；④檢查是否含有二力桿，如果有首先分析二力桿;必要時(shí)用二力平衡公理、三力平衡匯交定理確定某些約束力的指向。2/5/2023123受力圖主動(dòng)力與被動(dòng)力作用在物體上的力有：一類(lèi)是：主動(dòng)力,即荷載。如重力,風(fēng)力、人對(duì)桌子的推力-------使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，具有獨(dú)立的大小和方向。二類(lèi)是：被動(dòng)力，即約束反力。如繩子的拉力-------約束作用于非自由體限制其運(yùn)動(dòng)的力，大小取決于主動(dòng)力，方向和所限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。2/5/2023134

均布荷載荷載與均布荷載直接施加在結(jié)構(gòu)上的各種主動(dòng)力,習(xí)慣上稱(chēng)為荷載。例如結(jié)構(gòu)自重、車(chē)輛荷載以及風(fēng)、雪等自然荷載。連續(xù)作用在構(gòu)件表面的較大面積上的荷載，叫做分布荷載，如雪荷載。荷載連續(xù)作用，且大小各處相等，這種分布荷載稱(chēng)為均布荷載。其單位為KN/m（意思是一米長(zhǎng)度受到多大的力）。q2/5/202314（1）受力圖只畫(huà)分離體及其受到的全部外力；（2）每畫(huà)一力都要有依據(jù)，不多不漏；（3）不要畫(huà)錯(cuò)力的方向或作用線，反力要和約束性質(zhì)相符。注意：2/5/202315（4）當(dāng)分析兩物體間的相互作用力時(shí)，要注意檢查這些力的箭頭是否符合作用力與反作用力的關(guān)系（等大、反向）。（5）當(dāng)研究整體受力時(shí)，在受力圖上只畫(huà)出外部物體對(duì)整體的作用力（外力），不畫(huà)整體內(nèi)部各構(gòu)件之間的作用力（內(nèi)力）。注意：2/5/202316FBFFCBACBAFAxFAy例1注：如不特別指明，所有物體均不考慮重力。畫(huà)簡(jiǎn)支梁AB的受力圖1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出被動(dòng)力（約束反力）4.三力平衡匯交進(jìn)行簡(jiǎn)化處理2/5/202317三力平衡匯交定理當(dāng)兩個(gè)力的作用線相交于某點(diǎn)時(shí)，第三個(gè)力的作用線一定也匯交于此。這個(gè)性質(zhì)可以在知道兩個(gè)力的方向后用來(lái)確定第三個(gè)力作用線的方位。F1CBAF3F2O2/5/202318FCBACBAFNBFFA例1注：如不特別指明，所有物體均不考慮重力。畫(huà)簡(jiǎn)支梁AB的受力圖1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出被動(dòng)力（約束反力）4.三力平衡匯交進(jìn)行簡(jiǎn)化處理O2/5/2023195

簡(jiǎn)化受力進(jìn)行受力簡(jiǎn)化的條件條件一：分離體受到固定鉸支座、圓柱鉸鏈約束條件二：分離體只受到3個(gè)力的作用受力簡(jiǎn)化的意義：原本固定鉸支座、圓柱鉸鏈約束的受力FR方向不能確定，因此我們用一對(duì)在X、Y軸上的正交分力Fx、Fy來(lái)表示，現(xiàn)在通過(guò)三力平衡匯交我們可以確定FR的實(shí)際方向，把FR的方向還原出來(lái)FRFxFy簡(jiǎn)化前簡(jiǎn)化后2/5/202320練習(xí)2：一小球自重為G，B點(diǎn)用繩拴在天花板支座上，C點(diǎn)不計(jì)摩擦，試畫(huà)出小球的受力圖BGACABCGFCFB1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力2/5/202321ABCGFCFBBGAC依據(jù)力的可傳性原理，可以把力畫(huà)在圓心上。2/5/202322練習(xí)3：屋架受到均布風(fēng)荷載q，屋架重為P，畫(huà)出屋架的受力圖解：取屋架為分離體，畫(huà)簡(jiǎn)圖畫(huà)出主動(dòng)力，包括重力P，和風(fēng)荷載q畫(huà)出被動(dòng)力，約束反力FBFAYFAX2/5/202323如圖所示結(jié)構(gòu)，畫(huà)出AD桿、BC桿的受力圖。DCBAFFAyFAxACDF'CFF'CDCAFFABCFBFC例2二力桿是解題突破口2/5/202324如圖所示結(jié)構(gòu)，畫(huà)出AD桿、BC桿及整體的受力圖。例2DCBAPFAyFAxF'CPF'CPFABCFBFC整體的受力圖?或ACDACDO二力桿是解題突破口三力絞是可以簡(jiǎn)化的2/5/202325整體的受力圖DCBAP整體受力圖上只畫(huà)外力，不畫(huà)內(nèi)力!FAxFBPDCBADCBAFAy2/5/202326二力桿鏈桿作用力與反作用力其他約束（柔體—光滑—圓柱——3種支座）主動(dòng)力受力圖：畫(huà)力的順序2/5/202327如圖所示結(jié)構(gòu)，畫(huà)出AC桿、CD桿及整體的受力圖。例3PADBCqBAC分析AC桿受力FAxFAyFBqFCxFCyDC分析CD桿受力PFDq2/5/202328如圖所示結(jié)構(gòu)，畫(huà)出AC桿、CD桿及整體的受力圖。例3PADBCq分析整體的受力PCADBqFBFDFAxFAy2/5/202329【思考】如果下圖中桿的自重不計(jì)，那么桿AB的受力是一樣的嗎？試畫(huà)出下圖中桿AB的受力圖進(jìn)行比較（左圖C處是光滑接觸面）。FCFC2/5/202330畫(huà)受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題除重力、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?chē)男┪矬w（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類(lèi)型而定。1、不要漏畫(huà)力2/5/2023312、不要多畫(huà)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。畫(huà)受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題2/5/202332約束反力的方向必須嚴(yán)格按照約束類(lèi)型來(lái)畫(huà)，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時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力一定要與作用力方向相反，不要把箭頭方向畫(huà)錯(cuò)。3、不要畫(huà)錯(cuò)力的方向畫(huà)受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題2/5/202333畫(huà)受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題即受力圖一定要畫(huà)在分離體上。（用約束反力代替原先的約束）4、受力圖上不能再帶約束。2/5/202334畫(huà)受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題一個(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(kāi)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。5、受力圖上只畫(huà)外力，不畫(huà)內(nèi)力。2/5/202335畫(huà)受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題對(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。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)，不能相互矛盾。7、正確判斷二力構(gòu)件并優(yōu)先分析。2/5/202336課件復(fù)習(xí)靜力學(xué)公理課后作業(yè)231鞏固約束及反力畫(huà)法受力分析練習(xí)2/5/2023371、習(xí)題集第6頁(yè)第6題；

2、習(xí)題集第7頁(yè)第7題（a）、（e）、（f）要求用鉛筆畫(huà)圖！課外作業(yè)2/5/202338習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)題CFP1ABDFP2FPCABDCABE（b）（a）（c）FP2/5/202339習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)題D繩ABCE繩AGB（a）圓管C、桿AB（f）物塊、滑輪、桿（e）桿AB、CDBCDAFP2/5/202340習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答CFP1ABDFP2（a）1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力AB所示結(jié)構(gòu)各部分的受力圖FP1FAxFAyFB梁AB部分的受力圖A：固定絞支座B：可動(dòng)絞支座2/5/202341習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答CFP1ABDFP2（a）1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力CBD所示梁各部分的受力圖梁BD部分的受力圖FP2FBFDC位于內(nèi)部不考慮受力B：可動(dòng)絞支座D：可動(dòng)絞支座2/5/202342習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答CFP1ABDFP2（a）1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力CABD所示梁各部分的受力圖梁整體的受力圖FP1FP2FAxFAyFBFD2/5/202343習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答CFP1ABDFP2（a）CABD梁整體的受力圖FP1FP2FAxFAyFBFDABFP1FAxFAyFB梁AB部分的受力圖CBD梁BD部分的受力圖FP2FBFD2/5/202344習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力所示結(jié)構(gòu)各部分的受力圖拱BC部分的受力圖BCBC是二力桿要先畫(huà)FBFC2/5/202345習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力所示結(jié)構(gòu)各部分的受力圖拱AC部分的受力圖FPACFAxFAyF'C2/5/202346習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力所示結(jié)構(gòu)各部分的受力圖拱AC部分的受力圖FPACF'C可以用三力平衡匯交定理確定A點(diǎn)方向OFA2/5/202347習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答拱BC部分的受力圖FBFCFPACFAxFAyF'C拱AC部分的受力圖FPCABFAxFAyFB拱整體的受力圖2/5/202348習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力所示結(jié)構(gòu)各部分的受力圖鋼架CDE部分的受力圖CDEFPFPFEE：可動(dòng)絞支座C：光滑圓柱鉸鏈三力平衡匯交確定C點(diǎn)方向FC2/5/202349習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力3.畫(huà)出約束反力鋼架ACB部分FPB：可動(dòng)絞支座C：利用反作用力確定方向A：三力平衡匯交確定方向CABFBF'CFA2/5/202350習(xí)題集第6頁(yè)第6題作業(yè)解答鋼架整體的受力圖FPCABDEFPFEFBFAFAxFAyA2/5/202351習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)解答D繩APBCE繩AGB（a）（f）（e）2/5/202352習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)解答D繩ABCE圓管C、桿ABDCE1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體圓管C的受力圖2.畫(huà)出主動(dòng)力G3.畫(huà)出約束反力D：光滑接觸面約束，指向圓心E：光滑接觸面約束，指向圓心FNDFNE2/5/202353習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)解答D繩ABCE圓管C、桿ABABD1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體桿AB的受力圖2.畫(huà)出主動(dòng)力(略)3.畫(huà)出約束反力B：柔體約束，沿繩離開(kāi)桿D：光滑接觸面約束，垂直指向桿FTBFNDA：固定絞支座，四選一FAxFAy2/5/202354習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)解答D繩ABCE圓管C、桿ABABD1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體桿AB的受力圖2.畫(huà)出主動(dòng)力(略)3.畫(huà)出約束反力FTBFNDA：還可以用三力匯交定理確定方向FA2/5/202355習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)解答D繩ABCE桿AB的受力圖ABDFTBFNDFAxFAyABDFTBFNDFADCE圓管C的受力圖GFNDFNE2/5/202356習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)解答（e）桿AB、CD1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體桿CD的受力圖CD二力桿優(yōu)先畫(huà)！FCFDCD桿，鏈桿約束B(niǎo)CDAFP2/5/202357習(xí)題集第7頁(yè)第7題作業(yè)解答（e）桿AB、CDBCDAFP1.選擇研究對(duì)象畫(huà)出分離體2.畫(huà)出主動(dòng)力BCAFP桿AB的受力圖F'C3.畫(huà)出約束反力C：利用反作用力確定方向A：固定絞支座，或利用三力平