結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力分析

結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的受力分析,第一節(jié)約束與約束反力,自由體：可以在空間作任意運動的物體，如飛機、火箭等；非自由體：受到其它物體的限制，沿著某些方向不能運動的物體。如懸掛的重物。約束：阻礙物體運動的限制。約束通常是通過物體間的直接接觸形成的。約束反力：當物體沿著約束所阻礙的運動方向運動或有運動趨勢時，約束對其必然有力的作用，以限制其運動，這種力稱為約束反力。簡稱反力。約束反力的方向總是與約束所能阻礙的物體的運動或運動趨勢的方向相反，它的作用點就在約束與被約束的物體的接觸點，大小可以通過計算求得。,一、柔性約束,柔索的約束反力作用于接觸點，方向沿柔索的中心線而背離物體，為拉力。如圖所示。,二、光滑接觸面約束光滑接觸面約束反力作用于接觸點，沿接觸面的公法線且指向物體，為壓力。如圖所示。,公切線,公切線,三、光滑鉸鏈約束其約束反力作用在垂直于銷釘軸線平面內(nèi)，通過銷釘中心，方向不定。為計算方便，鉸鏈約束的約束反力常用過鉸鏈中心兩個大小未知的正交分力Fcx，F(xiàn)cy來表示如圖所示。兩個分力的指向可以假設(shè)。,工程實例,簡化模型,A,鉸鏈支座,結(jié)構(gòu)簡圖,約束反力,四、固定鉸支座將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件用銷釘與地面或機座連接就構(gòu)成了固定鉸支座。固定鉸支座的約束與鉸鏈約束完全相同。,固定鉸鏈約束實際上也是光滑接觸面約束，只有一個約束反力，但是約束反力的方位不能確定，所以，就用它的兩個分立來表示，一般把這倆個力畫在相互垂直的方向。,簡化記號和約束反力,五、輥軸支座在固定鉸支座和支承面間裝有輥軸，就構(gòu)成了輥軸支座，又稱活動鉸支座。這種約束只能限制物體沿支承面法線方向運動，而不能限制物體沿支承面移動和相對于銷釘軸線轉(zhuǎn)動。所以其約束反力垂直于支承面，過銷釘中心指向可假設(shè)。如圖。,結(jié)構(gòu)簡圖,工程實例,活動鉸支座簡圖和約束反力的表示,六、鏈桿約束兩端以鉸鏈與其它物體連接中間不受力且不計自重的剛性直桿稱鏈桿，這種約束反力只能限制物體沿鏈桿軸線方向運動，因此鏈桿的約束反力沿著鏈桿,兩端中心連線方向，指向或為拉力或為壓力。如圖所示。鏈桿屬于二力桿的一種特殊情形。,結(jié)構(gòu)實例,結(jié)構(gòu)簡圖,鏈桿支座,七、固定端約束,將構(gòu)件的一端插入一固定物體（如墻）中，就構(gòu)成了固定端約束。在連接處具有較大的剛性，被約束的物體在該處被完全固定，即不允許相對移動也不可轉(zhuǎn)動。固定端的約束反力，一般用兩個正交分力和一個約束反力偶來代替，如圖所示。,第二節(jié)物體的受力分析與受力圖,物體受力分析包含兩個步驟：取分離體，畫受力圖。1取脫離體：是把所要研究的物體解除約束，即解除研究對象與其它部分的聯(lián)系；,2畫受力圖：用相應(yīng)的約束力代替解除的約束，畫出其簡圖受力圖。,受力圖是畫出分離體上所受的全部力，即主動力與約束力的作用點、作用線及其作用方向。主動力是荷載產(chǎn)生的力，實際作用的力；約束力是解除聯(lián)系的作用力。,受力分析步驟：,1取研究對象；畫脫離體圖2在脫離體上畫所有主動力3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個正方向,D,F,FB,物體受力分析步驟,1取研究對象；畫脫離體圖,2在脫離體上畫所有主動力,3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個正方向,例1畫出翻斗的受力圖。,解,1取研究對象；畫脫離體圖,2在脫離體上畫所有主動力,3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個正方向,例22簡支梁兩端分別為固定鉸支座和可動鉸支座，在C處作用一集中荷載FP（圖216a），梁重不計，試畫梁AB的受力圖。,F,D,F,FB,解：,1取研究對象；畫脫離體圖,2在脫離體上畫所有主動力,3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個正方向,例23三鉸拱橋由左右兩拱鉸接而成，如圖217a所示。設(shè)各拱自重不計，在拱AC上作用荷載F。試分別畫出拱AC和CB的受力圖。,解,FC,FB,FC,FA,FC,XA,例25作圖示系統(tǒng)的受力圖。,畫脫離體圖注意：,（1）脫離體要徹底分離。（2）約束力、外