剛體靜力學(xué)-物體的受力分析與受力圖（建筑力學(xué)）

剛體靜力學(xué)基礎(chǔ)

求解靜力學(xué)問(wèn)題，首先，要確定物體受哪些力作用，每個(gè)力的作用位置和方向；其次，還要確定哪些力是已知的，哪些力是未知的,以及未知力的數(shù)值。這個(gè)過(guò)程稱為物體的受力分析。受力分析時(shí)所研究的物體稱為研究對(duì)象。為了清晰地表示物體的受力情況，必須解除研究對(duì)象的全部約束，并將其從周圍物體中分離出來(lái)，單獨(dú)畫出它的簡(jiǎn)圖，這種解除了約束并被分離出來(lái)的研究對(duì)象稱為分離體或隔離體。將周圍物體對(duì)研究對(duì)象的全部作用力（包括主動(dòng)力和約束反力）都用力矢量標(biāo)在分離體相應(yīng)的位置上，得到物體受力的簡(jiǎn)明圖形，稱為受力圖。物體的受力分析與受力圖剛體靜力學(xué)基礎(chǔ)

畫受力圖的步驟如下：(1)選取研究對(duì)象，畫分離體圖。根據(jù)題意，選擇合適的物體作為研究對(duì)象，研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體的組合或整個(gè)系統(tǒng)。(2)畫分離體所受的主動(dòng)力。(3)畫約束反力。根據(jù)約束的類型和性質(zhì)畫出相應(yīng)的約束反力作用位置和作用方向。畫物體受力圖是求解靜力學(xué)問(wèn)題的一個(gè)重要步驟。下面舉例說(shuō)明受力圖的畫法?！纠?-3】纜車通過(guò)鋼纜牽引重為FG的小車沿斜面勻速上升，如圖1-34（a）所示。若不計(jì)小車輪與斜面間的摩擦，試畫小車的受力圖。

解：（1）取小車為研究對(duì)象，解除鋼纜和斜面約束，畫分離體圖。（2）畫主動(dòng)力。主動(dòng)力為重力ＦG，它作用在小車重心C處，鉛垂向下。（3）畫約束反力。鋼纜為柔性約束，故其約束反力為作用在D點(diǎn)且沿鋼纜方向的拉力ＦT；因不計(jì)小車輪與斜面間的摩擦，所以斜面為光滑面約束，故其約束反力NA、NB分別為通過(guò)輪子與斜面接觸點(diǎn)A、B且指向小車的壓力。小車的受力圖如圖1-34(b)所示?！纠?-4】簡(jiǎn)支梁AB，如圖1-35（a）所示。梁跨中受集中荷載Ｆ作用。若不計(jì)梁的自重，試畫出梁AB的受力圖。解：（1）以梁AB為研究對(duì)象，將梁兩端支座約束解除，畫出其分離體圖。（2）畫主動(dòng)力。主動(dòng)力為荷載Ｆ，作用在梁中點(diǎn)C，方向鉛垂向下。（3）畫約束反力。A端為固定鉸支座，其約束反力用通過(guò)鉸鏈中心的正交分力ＦAx和ＦAy表示。B端為可動(dòng)鉸支座，其反力垂直支承面且通過(guò)鉸鏈中心。梁AB的受力圖如圖1-35（b）所示,圖中未知力的指向均為假設(shè)。本例因梁受三力作用而平衡，故可根據(jù)三力平衡匯交定理確定固定鉸支座約束力ＦRA的方向,得到梁的受力圖的另一種表示形式，如圖1-35（c）所示。

通過(guò)以上例題分析，現(xiàn)將畫受力圖的注意點(diǎn)歸納如下：(1)必須明確研究對(duì)象。明確對(duì)哪個(gè)物體進(jìn)行受力分析，并取出分離體。(2)正確確定研究對(duì)象受力的個(gè)數(shù)。由于力是物體間相互的機(jī)械作用，因此每畫一個(gè)力都應(yīng)明確它是哪一個(gè)物體施加給研究對(duì)象的，決不能憑空產(chǎn)生，也不可漏畫任何一個(gè)力。凡是研究對(duì)象與周圍物體相接觸的地方，都一定存在約束反力。(3)要根據(jù)約束的類型分析約束反力。根據(jù)約束的性質(zhì)確定約束反力的作用位置和方向，決不能主觀臆測(cè)。有時(shí)可利用二力桿或三力平衡匯交定理確定某些未知力的方向。(4)在分析物體系統(tǒng)受力時(shí)應(yīng)注意三點(diǎn)：①當(dāng)研究對(duì)象為整體或?yàn)槠渲心硯讉€(gè)物體的組合時(shí)，研究對(duì)象內(nèi)各物體間相互作用的內(nèi)力不要畫出，只畫研究對(duì)象以外物體對(duì)研究對(duì)象的作用力；②分析兩物體間相互作用的力時(shí)，應(yīng)遵循作用與反作用關(guān)系，作用力方向一經(jīng)確定，則反作用力