土木工程力學(xué)基礎(chǔ)-力和受力圖課件

單元一.力和受力圖單元學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能解釋力、力的兩種效應(yīng)等概念

2.能敘述靜力學(xué)的基本公理

3.會(huì)根據(jù)約束的類(lèi)型確定約束反力

4.能畫(huà)出單個(gè)物體的受力圖5.能完成小組學(xué)習(xí)項(xiàng)目中的1個(gè)任務(wù)2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)單元一.力和受力圖單元學(xué)習(xí)目標(biāo)2023/8/2土木工程力學(xué)1一．力的基本知識(shí)1.力——力是物體間相互的機(jī)械作用。力的外效應(yīng)——使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化力的內(nèi)效應(yīng)——使物體產(chǎn)生變形力的三要素——力的大小、方向（方位與指向）、作用點(diǎn)2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)一．力的基本知識(shí)1.力——力是物體間相互的機(jī)械作用。20232力的圖示——力是矢量。通常用一個(gè)帶箭頭的線段表示力的三要素。力的大小——線段的長(zhǎng)度（按選定的比例）表示力的方向——線段的方位和箭頭表示力的作用點(diǎn)——帶箭頭線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用線——通過(guò)力的作用點(diǎn)并沿著力的方位的直線。力的單位——牛頓（N）或千牛頓（kN）一．力的基本知識(shí)力的圖示2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)力的圖示——力是矢量。通常用一個(gè)帶箭頭的線段表示力的三要素。32.力系力系——作用在同一物體上的一組力。等效力系——對(duì)物體作用效果相同的力系。合力——如果一個(gè)力與一個(gè)力系等效，則此力稱為該力系的合力，而力系中的各個(gè)力都是其合力的分力。平衡力系——使物體保持平衡的力系。一．力的基本知識(shí)2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)2.力系一．力的基本知識(shí)2023/8/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)43.荷載類(lèi)型荷載——使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的主動(dòng)力集中力或集中荷載

——作用于一點(diǎn)的力分布力

——力的作用面積較大的力線分布力或線荷載——當(dāng)物體所受的力，是沿著某條線連續(xù)分布且相互平行的力系一．力的基本知識(shí)2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)3.荷載類(lèi)型一．力的基本知識(shí)2023/8/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)5例1.梁的自重，可以簡(jiǎn)化為沿梁的軸線分布的線荷載如圖示。單位長(zhǎng)度上所受的力，稱為分布力在該處的荷載集度，通常用q

表示，其單位是

N/m或kN/m線分布荷載的大小用合力表示合力的大小Q=ql合力的作用點(diǎn)為分布長(zhǎng)度的中點(diǎn)2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)例1.梁的自重，可以簡(jiǎn)化為沿梁的軸線分布的線荷載如圖示。單位6二.靜力學(xué)公理1.二力平衡公理剛體在兩個(gè)力作用下保持平衡的必要和充分條件是：此兩力大小相等，方向相反，作用在一條直線上。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)二.靜力學(xué)公理1.二力平衡公理2023/8/2土木工程力學(xué)基7二力平衡公理的應(yīng)用

二力構(gòu)件——對(duì)于只受兩個(gè)力作用而處于平衡的剛體。二力構(gòu)件不論其形狀如何，所受兩個(gè)力的作用線必沿二力作用點(diǎn)的連線。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)二力平衡公理的應(yīng)用二力構(gòu)件——對(duì)于只受兩個(gè)力作用而處于82．作用與反作用公理——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，沿同一直線且分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。二.靜力學(xué)公理2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)2．作用與反作用公理二.靜力學(xué)公理2023/8/2土木工程力93.平行四邊形公理——作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為作用于該點(diǎn)一個(gè)合力。合力的大小和方向可用這兩個(gè)已知力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線表示。二.靜力學(xué)公理2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)3.平行四邊形公理二.靜力學(xué)公理2023/8/2土木工程力學(xué)104.加減平衡力系公理——在作用于剛體的力系中，加上或去掉一個(gè)任何平衡力系，并不會(huì)改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。二.靜力學(xué)公理力的可傳性——作用在剛體上的力可沿其作用線移動(dòng)到剛體內(nèi)任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的作用效果。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)4.加減平衡力系公理二.靜力學(xué)公理力的可傳性——作用在剛體上11三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力1.約束與約束反力主動(dòng)力

——使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。約束——限制物體運(yùn)動(dòng)的其他物體。約束反力——約束對(duì)于被約束物體的運(yùn)動(dòng)起限制作用的力。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力1.約束與約束反力2023/8/2土122.幾種常見(jiàn)的約束類(lèi)型及其反力柔索約束——由繩索、鏈條、膠帶等柔體構(gòu)成的約束，都稱為柔索約束。約束特征：只能限制物體沿著柔索的中心線離開(kāi)柔索的運(yùn)動(dòng)。反力特征：柔索對(duì)物體的約束反力T通過(guò)接觸點(diǎn)，其方向沿著柔索的中心線而背離物體，是拉力。

三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)2.幾種常見(jiàn)的約束類(lèi)型及其反力三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力20213光滑面約束——當(dāng)物體在接觸處的摩擦力很小，即可以忽略不計(jì)時(shí)，兩物體彼此形成的約束就是光滑面約束。約束特征：只能限制物體沿著接觸面的公法線指向接觸面的運(yùn)動(dòng)，而不能限制物體沿著接觸面的公切線或離開(kāi)接觸面的運(yùn)動(dòng)。反力特征：通過(guò)接觸點(diǎn)，沿公法線方向指向被約束物體，是一個(gè)壓力，常用字母N

表示。三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)光滑面約束——當(dāng)物體在接觸處的摩擦力很小，即可以忽略不計(jì)時(shí)，14三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力圓柱形鉸鏈約束——兩物體分別鉆有直徑相同的圓柱形孔，用一圓柱形銷(xiāo)釘連接起來(lái)，在不計(jì)摩擦?xí)r，即構(gòu)成光滑圓柱形鉸鏈約束，簡(jiǎn)稱鉸鏈約束。約束特點(diǎn)：約束的本質(zhì)為光滑接觸面約束，因其接觸點(diǎn)位置未定，無(wú)法預(yù)先確定的未知力。通常用兩個(gè)大小未知的正交分力來(lái)表示。鉸鏈約束分類(lèi)：連接鉸鏈、鏈桿支座、固定鉸鏈支座、活動(dòng)鉸鏈支座2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力圓柱形鉸鏈約束——兩物體分別鉆有直徑15鉸鏈約束的分類(lèi)鏈桿約束——兩端用銷(xiāo)釘與物體相連且中間不受力（自重忽略不計(jì)）的直桿。反力特征：只能限制物體沿著鏈桿中心線，指向未定。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)鉸鏈約束的分類(lèi)鏈桿約束——兩端用銷(xiāo)釘與物體相連且中間不受力（16固定鉸支座——用圓柱鉸鏈連接的兩個(gè)構(gòu)件中，如果有一個(gè)固定不動(dòng)，就構(gòu)成固定鉸支座。這種支座能限制構(gòu)件沿圓柱銷(xiāo)半徑方向的移動(dòng)，而不能限制其轉(zhuǎn)動(dòng)，其約束反力與圓柱鉸鏈相同。鉸鏈約束的分類(lèi)2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)固定鉸支座——用圓柱鉸鏈連接的兩個(gè)構(gòu)件中，如果有一個(gè)固定不動(dòng)17可動(dòng)鉸支座——將鉸鏈支座用幾個(gè)輥軸在水平面上即構(gòu)成可動(dòng)鉸支座。約束特征：不能限制被支承構(gòu)件繞銷(xiāo)釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)和沿支承面方向的運(yùn)動(dòng)，而只能阻止構(gòu)件在垂直于支承面方向向下運(yùn)動(dòng)。反力特征：可動(dòng)鉸支座的約束反力垂直于支承面且通過(guò)銷(xiāo)釘中心，其大小和方向待定。鉸鏈約束的分類(lèi)2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)可動(dòng)鉸支座——將鉸鏈支座用幾個(gè)輥軸在水平面上即構(gòu)成可動(dòng)鉸支座18固定端支座——既限制被約束物體沿任何方向移動(dòng)，又限制它的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的約束稱為固定端支座。反力特征：由兩個(gè)未知的約束反力和一個(gè)約束反力偶組成。三.常見(jiàn)約束類(lèi)型及其反力YAMAXAPq2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)固定端支座——既限制被約束物體沿任何方向移動(dòng)，又限制它的轉(zhuǎn)動(dòng)19四.受力圖受力圖的畫(huà)法：1.確定研究對(duì)象2.單獨(dú)畫(huà)出物體的輪廓圖形3.先畫(huà)主動(dòng)力4.再畫(huà)約束反力5.檢查T(mén)ANBG受力圖——在研究對(duì)象上標(biāo)出其所受的全部主動(dòng)力、約束反力的圖形。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)四.受力圖受力圖的畫(huà)法：TANBG受力圖——在研究對(duì)象上標(biāo)出20例2.畫(huà)出AB桿的受力圖。桿重為G。GTCNBNA2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)例2.畫(huà)出AB桿的受力圖。桿重為G。GTCNBNA202321例3.三角支架各桿自重不計(jì)。已知受力如圖所示，試畫(huà)出銷(xiāo)B、AB桿、BC桿的受力圖。

ABPBNABCBNBANCBNBCNBCNBA2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)例3.三角支架各桿自重不計(jì)。已知受力如圖所示，試畫(huà)出銷(xiāo)B、A22例3.簡(jiǎn)支梁自重不計(jì)。已知受力如圖所示，試畫(huà)出AB梁的受力圖。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)例3.簡(jiǎn)支梁自重不計(jì)。已知受力如圖所示，試畫(huà)出AB梁的受力23受力圖的畫(huà)法及步驟1.根據(jù)題意選取研究對(duì)象，用盡可能簡(jiǎn)明的輪廓單獨(dú)畫(huà)出，即取分離體。2.畫(huà)出該研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力。3.在研究對(duì)象上所有原來(lái)存在約束的地方，根據(jù)約束的性質(zhì)畫(huà)出約束反力。對(duì)于方向不能預(yù)先獨(dú)立確定的約束反力（例如圓柱鉸鏈的約束反力），可用互相垂直的兩個(gè)分力表示，指向可以假設(shè)。4.有時(shí)可根據(jù)作用在分離體上的力系特點(diǎn)，如利用二力平衡時(shí)共線等理論，確定某些約束反力的方向，簡(jiǎn)化受力圖。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)受力圖的畫(huà)法及步驟1.根據(jù)題意選取研究對(duì)象，用盡可能簡(jiǎn)明的輪24【

受力分析的方法口訣】受力分析并不難，掌握方法是關(guān)鍵。確定對(duì)象先分離，已知外力畫(huà)上面。接觸點(diǎn)、面要找全，二力桿件定正確。柔體約束是拉力，光滑面約束壓力顯。鉸鏈約束正交力，特殊情形要記住。鉸鏈支座有兩種，鏈桿反力沿桿線。固定端反力有三，反力偶加正交力。分離體上力畫(huà)全，踏過(guò)門(mén)檻笑開(kāi)顏。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)【受力分析的方法口訣】受力分析并不難，掌握方法是關(guān)鍵。2025自我檢測(cè)一1.力對(duì)物體的作用效果取決于力的

，

和

三個(gè)因素。2.荷載按作用的范圍大小分為

和

。3.在兩個(gè)力作用下處于平衡的構(gòu)件稱為

，此兩力的作用線必過(guò)這兩力作用點(diǎn)的

。4.工程中常見(jiàn)的約束有柔體約束，

約束，光滑圓柱鉸鏈約束，

約束，固定鉸鏈約束，

約束和

約束。5.畫(huà)受力圖的一般步驟是，先確定

，然后畫(huà)主動(dòng)力和約束反力。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)自我檢測(cè)一2023/8/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)261．由繩索、鏈條、膠帶等柔體構(gòu)成的約束稱為（）約束。

A.光滑面約束；B.柔索約束；C.鏈桿約束；D.固定端約束2．光滑面對(duì)物體的約束反力，作用在接觸點(diǎn)處，其方向沿接觸面的公法線()

A．指向受力物體，為壓力；B．指向受力物體，為拉力；

C．背離受力物體，為拉力；D．背離受力物體，為壓力3．在兩個(gè)力作用下處于平衡的構(gòu)件稱為（），此兩力的作用線必過(guò)這兩力作用點(diǎn)的（）。

A．平衡桿件；直線；B．剛體；中點(diǎn)；

C．二力構(gòu)件；連線；D．直桿；連線4．固定端支座不僅可以限制物體的（），還能限制物體的（）。

A．運(yùn)動(dòng)；移動(dòng)；B．移動(dòng)；活動(dòng)；

C．轉(zhuǎn)動(dòng)；活動(dòng)；D．移動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)自我檢測(cè)一2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)1．由繩索、鏈條、膠帶等柔體構(gòu)成的約束稱為（）27試指出圖1-30各結(jié)構(gòu)中的二力構(gòu)件。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)試指出圖1-30各結(jié)構(gòu)中的二力構(gòu)件。2023/8/2土木工程28學(xué)習(xí)項(xiàng)目一 以小組為單位，選取某座斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象，介紹該橋的結(jié)構(gòu)組成并對(duì)斜拉橋的索塔和拉索進(jìn)行受力分析。填寫(xiě)學(xué)習(xí)任務(wù)單，完成一篇自擬題目的報(bào)告。斜拉橋的簡(jiǎn)圖和照片見(jiàn)圖1-29，供參考。要求：利用課余時(shí)間，2周內(nèi)完成。2023/9/2土木工程力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)項(xiàng)目一 以小組為單位，選取某座斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象，介紹該29學(xué)習(xí)任務(wù)單一主題自擬：小組成員與分工組長(zhǎng):

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