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)探究知識強化課堂延伸提綱挈領(lǐng)一、畫受力圖的步驟二、例題講解一三、例題講解二四、例題講解三2/5/20232本節(jié)課需要解決的問題:1、什么是分離體2、畫受力圖的一般程序步驟3、畫受力圖的注意事項學(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)及其反力畫法2/5/20235ABC練習(xí)1、畫出藍(lán)色桿件ABC整體的約束反力畫受力圖的基本方法和步驟是怎樣的呢？2/5/20236ABCABA:可動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正交分力+力偶矩MC

。FAFCxFCyMC整體的受力圖C分離體練習(xí)1、畫出藍(lán)色桿件ABC整體的約束反力2/5/20237某學(xué)生的作業(yè)力沒有加標(biāo)記B點圓柱鉸鏈屬于內(nèi)力，不用畫2/5/20238ABC練習(xí)1補充、畫出藍(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)問題時，首先要選定需要進行研究的物體，即選擇研究對象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個過程稱為物體的受力分析。2/5/202310簡單地說，受力分析就是確定物體受了幾個力，每個力的作用位置和力的作用方向。受力圖2分離體——把研究對象解除約束，從周圍物體中分離出來，單獨畫出其圖形輪廓（力學(xué)簡圖）。受力圖——將分離體所受的主動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

畫受力圖的步驟①選研究對象，畫分離體圖；②首先畫上主動力；③明確研究對象所受周圍的約束，根據(jù)約束類型，對號入座畫約束力；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受力圖主動力與被動力作用在物體上的力有：一類是：主動力,即荷載。如重力,風(fēng)力、人對桌子的推力-------使物體運動或有運動趨勢的力，具有獨立的大小和方向。二類是：被動力，即約束反力。如繩子的拉力-------約束作用于非自由體限制其運動的力，大小取決于主動力，方向和所限制的運動方向相反。2/5/2023134

均布荷載荷載與均布荷載直接施加在結(jié)構(gòu)上的各種主動力,習(xí)慣上稱為荷載。例如結(jié)構(gòu)自重、車輛荷載以及風(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，這種分布荷載稱為均布荷載。其單位為KN/m（意思是一米長度受到多大的力）。q2/5/202314（1）受力圖只畫分離體及其受到的全部外力；（2）每畫一力都要有依據(jù)，不多不漏；（3）不要畫錯力的方向或作用線，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，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，在受力圖上只畫出外部物體對整體的作用力（外力），不畫整體內(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。畫簡支梁AB的受力圖1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出被動力（約束反力）4.三力平衡匯交進行簡化處理2/5/202317三力平衡匯交定理當(dāng)兩個力的作用線相交于某點時，第三個力的作用線一定也匯交于此。這個性質(zhì)可以在知道兩個力的方向后用來確定第三個力作用線的方位。F1CBAF3F2O2/5/202318FCBACBAFNBFFA例1注：如不特別指明，所有物體均不考慮重力。畫簡支梁AB的受力圖1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出被動力（約束反力）4.三力平衡匯交進行簡化處理O2/5/2023195

簡化受力進行受力簡化的條件條件一：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個力的作用受力簡化的意義：原本固定鉸支座、圓柱鉸鏈約束的受力FR方向不能確定，因此我們用一對在X、Y軸上的正交分力Fx、Fy來表示，現(xiàn)在通過三力平衡匯交我們可以確定FR的實際方向，把FR的方向還原出來FRFxFy簡化前簡化后2/5/202320練習(xí)2：一小球自重為G，B點用繩拴在天花板支座上，C點不計摩擦，試畫出小球的受力圖BGACABCGFCFB1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力2/5/202321ABCGFCFBBGAC依據(jù)力的可傳性原理，可以把力畫在圓心上。2/5/202322練習(xí)3：屋架受到均布風(fēng)荷載q，屋架重為P，畫出屋架的受力圖解：取屋架為分離體，畫簡圖畫出主動力，包括重力P，和風(fēng)荷載q畫出被動力，約束反力FBFAYFAX2/5/202323如圖所示結(jié)構(gòu)，畫出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化的2/5/202325整體的受力圖DCBAP整體受力圖上只畫外力，不畫內(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）主動力受力圖：畫力的順序2/5/202327如圖所示結(jié)構(gòu)，畫出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，那么桿AB的受力是一樣的嗎？試畫出下圖中桿AB的受力圖進行比較（左圖C處是光滑接觸面）。FCFC2/5/202330畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、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。1、不要漏畫力2/5/2023312、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機械作用。因此對于受力體所受的每一個力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個施力體施加的。畫受力圖應(yīng)注意的問題2/5/202332約束反力的方向必須嚴(yán)格按照約束類型來畫，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，反作用力一定要與作用力方向相反，不要把箭頭方向畫錯。3、不要畫錯力的方向畫受力圖應(yīng)注意的問題2/5/202333畫受力圖應(yīng)注意的問題即受力圖一定要畫在分離體上。（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畫受力圖應(yīng)注意的問題一個力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來分析時，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對象的外力。5、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。2/5/202335畫受力圖應(yīng)注意的問題對于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部或單個物體的受力圖上要與之保持一致。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(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鞏固約束及反力畫法受力分析練習(xí)2/5/2023371、習(xí)題集第6頁第6題；

2、習(xí)題集第7頁第7題（a）、（e）、（f）要求用鉛筆畫圖！課外作業(yè)2/5/202338習(xí)題集第6頁第6題作業(yè)題CFP1ABDFP2FPCABDCABE（b）（a）（c）FP2/5/202339習(xí)題集第7頁第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頁第6題作業(yè)解答CFP1ABDFP2（a）1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力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：可動絞支座2/5/202341習(xí)題集第6頁第6題作業(yè)解答CFP1ABDFP2（a）1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力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：可動絞支座D：可動絞支座2/5/202342習(xí)題集第6頁第6題作業(yè)解答CFP1ABDFP2（a）1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力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頁第6題作業(yè)解答1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力所示結(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FBFC2/5/202345習(xí)題集第6頁第6題作業(yè)解答1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力所示結(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頁第6題作業(yè)解答1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力所示結(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點方向OFA2/5/202347習(xí)題集第6頁第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頁第6題作業(yè)解答1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力所示結(jié)構(gòu)各部分的受力圖鋼架CDE部分的受力圖CDEFPFPFEE：可動絞支座C：光滑圓柱鉸鏈三力平衡匯交確定C點方向FC2/5/202349習(xí)題集第6頁第6題作業(yè)解答1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力3.畫出約束反力鋼架ACB部分FPB：可動絞支座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頁第7題作業(yè)解答D繩ABCE圓管C、桿ABDCE1.選擇研究對象畫出分離體圓管C的受力圖2.畫出主動力G3.畫出約束反力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頁第7題作業(yè)解答D繩ABCE圓管C、桿ABABD1.選擇研究對象畫出分離體桿AB的受力圖2.畫出主動力(略)3.畫出約束反力B：柔體約束，沿繩離開桿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頁第7題作業(yè)解答D繩ABCE圓管C、桿ABABD1.選擇研究對象畫出分離體桿AB的受力圖2.畫出主動力(略)3.畫出約束反力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頁第7題作業(yè)解答（e）桿AB、CD1.選擇研究對象畫出分離體桿CD的受力圖CD二力桿優(yōu)先畫！FCFDCD桿，鏈桿約束BCDAFP2/5/202357習(xí)題集第7頁第7題作業(yè)解答（e）桿AB、CDBCDAFP1.選擇研究對象畫出分離體2.畫出主動力BCAFP桿AB的受力圖F'C3.畫出約束反力C：利用反作用力確定方向A：固定絞支座，或利用三力平