第二章 建筑力學

1、第二章 靜力學基礎(jch)共六十一頁 靜力學主要研究(ynji)力系的簡化和力系的平衡條件及其應用。引 言 靜力學是研究物體在力系作用(zuyng)下平衡規(guī)律的科學。共六十一頁 21 力、剛體和平衡 22 靜力學公理 23 力矩、力偶的概念及其性質 24 約束與約束反力 25 物體的受力分析(fnx)與受力圖 第二章 靜力學基礎(jch)共六十一頁力的單位(dnwi)： 國際單位制：牛頓(N) 千牛頓(kN)第二章 靜力學基礎(jch)2-1 力、剛體和平衡一、力的概念1定義：力是物體間的相互機械作用，這種作用可以改變物 體的運動狀態(tài)。2. 力的效應： 運動效應(外效應) 變形效應(內效應)

2、。3. 力的三要素：大小，方向，作用點AF共六十一頁 力系：是指作用在物體上的一群力。 平衡力系：物體在力系作用下處于平衡(pnghng)（狀態(tài)），我們稱 這個力系為平衡力系。是指物體相對于慣性參考系保持(boch)靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。 二.剛體就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。三.平衡狀態(tài)共六十一頁公理(gngl)1 力的平行四邊形法則 2-2 靜力學基本(jbn)公理公理：是人類經(jīng)過長期實踐和經(jīng)驗而得到的結論，它被反復的實踐所驗證，是無須證明而為人們所公認的結論。共六十一頁推論(tuln)1 力的多邊形法則共六十一頁二力桿 剛體受到兩個(lin )力作用而平衡的充分必要條件

3、是：此兩力 等值、反向、共線公理(gngl)2 二力平衡條件 二力桿二力體（件）二力桿共六十一頁共六十一頁公理(gngl)3 加減平衡力系原理 對于受力剛體(gngt)，可以加上或減去一個平衡力系，效果不變。共六十一頁推論(tuln)1 力的可傳性 作用在剛體上某點的力，可沿其作用線移到剛體內(t ni)任一點，效果不變。 三要素：大小、方向、作用線共六十一頁推論(tuln)2 三力平衡匯交定理 剛體受到不平行的三個力作用而平衡(pnghng)時，此三力必在同一平面內，且匯交于同一點。共六十一頁證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共線， 三力 必匯交，且共面。共六十一頁

4、公理(gngl)4 作用與反作用定律等值、反向、共線、異體、且同時(tngsh)存在。共六十一頁等值、反向、共線、異體、且同時(tngsh)存在。例 吊燈共六十一頁公理(gngl)5 剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡(pnghng)，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。公理5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學的平衡理論。共六十一頁力對物體的運動效應平移(pn y)和轉動。力矩是力對物體(wt)轉動效應的度量。2-3 力矩、力偶的概念及其性質共六十一頁力對點之矩力臂(l b)：h矩心：O力矩(l j)平面問題：力矩是代數(shù)量空間問題：定位矢量（作用在矩心上）共六十一頁符

5、號(fho)規(guī)定：力使物體繞矩心逆時針轉動為正單位(dnwi)：Nm或kNm力矩的大小取決于力的大小和矩心的位置當力或力臂為零時，力矩為零共六十一頁 定理(dngl)：平面匯交力系的合力對平面內任一點的矩，等于所有各分力對同一點的矩的代數(shù)和即：二、合力矩(l j)定理共六十一頁例 已知：如圖 F、Q、l, F的方向(fngxing)垂直于OA,求： 和 解：用力(yng l)對點的矩法 應用合力矩定理共六十一頁1、力偶(l u) 力偶(l u)臂 作用面 力偶矩與矩心位置無關！三、平面力偶及其性質力偶的作用效應可用代數(shù)量表示的力偶矩來度量+共六十一頁共六十一頁 性質一 力偶不能與一個(y )力

6、等效（力偶無合 力），因此也不能與一個力平衡 * 結論(jiln)：力偶只能靠力偶平衡！三、平面力偶及其性質共六十一頁 性質(xngzh)二 力偶中的兩個力對任一點之矩的矢 量和恒等于該力偶的力偶矩矢。共六十一頁 性質(xngzh)三 只要保持力偶矩矢不變，力偶可以在其作用面內任意轉移；或移到另一平行平面；或同時改變力偶中的力和力臂的大小，都不改變對剛體的作用效應。mm共六十一頁4m50KN2m100KN8m25KN200KNm力偶(l u)的等效條件：作用于剛體上的兩力偶等效的條件是它們的力偶矩矢相等。共六十一頁1自由體、非自由體2約束(yush)：限制(xinzh)物體運動的物體3約束力（

7、約束反力、反力）約束給被約束物的作用力與被限制的運動方向相反約束的概念4主動力（荷載）2-4 約束與約束反力共六十一頁1、光滑(gung hu)接觸面特征：沿公法線(f xin)，指向被約束物PNNPNANB常見約束類型與對應的約束力共六十一頁2、柔索特征(tzhng)：沿柔索，背離被約束物PPTS1S1S2S2 S1S1S2S2 緊邊拉力(ll)松邊拉力共六十一頁3、光滑(gung hu)圓柱鉸鏈特征(tzhng)：接觸點不能確定時，用正交分力表示XYRA共六十一頁AXAYAA共六十一頁4、固定鉸鏈(jiolin)支座共六十一頁共六十一頁5、輥軸(n zhu)鉸鏈支座共六十一頁反力可向上(x

8、ingshng)， 亦可向下共六十一頁7、固定(gdng)端約束共六十一頁共六十一頁A平面固定(gdng)端約束共六十一頁步驟(bzhu)：1. 把研究對象解除約束，從系統(tǒng) 中“隔離(gl)”出來，取隔離體；2. 畫出隔離體受到的主動力和 約束力；得到受力圖。受力分析：2-5 物體的受力分析和受力圖共六十一頁畫出各個物體(wt)的受力圖共六十一頁共六十一頁畫出各個(gg)物體的受力圖共六十一頁共六十一頁畫出系統(tǒng)(xtng)及各個物體的受力圖共六十一頁共六十一頁畫出系統(tǒng)(xtng)及各個物體的受力圖（CD重為P）共六十一頁共六十一頁畫各物體(wt)的受力圖共六十一頁作系統(tǒng)(xtng)及各物體的受

9、力圖共六十一頁作系統(tǒng)(xtng)及各物體的受力圖共六十一頁例2 畫出下列(xili)各構件的受力圖QAOBCDE共六十一頁QAOBCDE共六十一頁QAOBCDE共六十一頁例3 畫出下列(xili)各構件的受力圖說明：三力平衡必匯交當三力平行時，在無限遠處匯交，它是一種特殊(tsh)情況。共六十一頁例4 尖點問題(wnt)應去掉(q dio)約束應去掉約束共六十一頁三、畫受力圖應注意(zh y)的問題除重力(zhngl)、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機械作用力，要分清研究對象（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而定。2、不要多畫力要注意力是物體之

10、間的相互機械作用。因此對于受力體所受的每一個力，都應能明確地指出它是哪一個施力體施加的。1、不要漏畫力共六十一頁約束反力的方向必須嚴格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時，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(xingfn)，不要把箭頭方向畫錯。3、不要畫錯力的方向4、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖(lt)一定要畫在分離體上。共六十一頁一個(y )力，屬于外力還是內力，因研究對象的不同，有可能不同。當物體系統(tǒng)拆開來分析時，原系統(tǒng)的部分內力，就成為新研究對象的外力。對于某一處的約束反力的方向一旦設定(sh dn)，在整體、局部或單個物體的受力圖上要與之保持一致。 5、受力圖上只畫外力，不畫內力。 6 、同一系統(tǒng)各研究對象的受力圖必須整體與局部一致，相 互協(xié)調，不能相互矛盾。7 、正確判斷二力構件。共六十一頁本章(bn zhn)內容結束共六十一頁內容摘要第二章 靜力學基礎。力的單位： 國際單位制：牛頓(N)。1定義：力是物體間的相互機械作用，這種作用可以改變物。 等值、反向、共線。 三要素：大小、方向、作用線。剛體受到不平行的三個力作用而平衡時，此三力必在同一平面內，且匯交于同一點。公理5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學的