2结构计图物体受力分析

1、补充：补充： 力的性质、力在坐标轴上的投影力的性质、力在坐标轴上的投影力力( (forceforce) )是物体间相互的是物体间相互的机械作用机械作用 力对物体力对物体作用效应作用效应( (effect of an actioneffect of an action ) )： 一是使物体的机械运动状态发生改变，一是使物体的机械运动状态发生改变，叫做力的运动效应或外效应。叫做力的运动效应或外效应。 二是使物体的形状发生改变，二是使物体的形状发生改变，叫做力的变形效应或内效应。叫做力的变形效应或内效应。 1 1、力的定义、力的定义第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1

2、1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定力的大小力的大小 、力的方向力的方向 、力的作用点力的作用点 。3 3、 力的图示法力的图示法 2 2、力的三要素：、力的三要素：力具有大小和方向，力具有大小和方向，所以说力是矢量所以说力是矢

3、量( (vectorvector ) )。可以用一带箭头的直可以用一带箭头的直线段将力的三要素线段将力的三要素表示出来，表示出来，如图所示。如图所示。 第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法

4、15 15 压杆稳定压杆稳定力的单位力的单位 力的国际单位是牛顿力的国际单位是牛顿(n)(n)或千牛顿（或千牛顿（knkn）。）。 力系的定义力系的定义 作用于同一个物体上的一组力。作用于同一个物体上的一组力。 力系力系(system of forces )的分类的分类 各力的作用线都在同一平面内的力系各力的作用线都在同一平面内的力系 称为平面力系；称为平面力系； 各力的作用线不在同一平面内的力系各力的作用线不在同一平面内的力系 称为空间力系。称为空间力系。第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4

5、 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 约束力位于约束与被约束物体的连接或接触约束力位于约束与被约束物体的连接或接触处，其处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向相反。相反。运用这个准则，可确定约束反力的方向和运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。作

6、用点的位置。 2-1 约束与约束力 限制物体运动的限制物体运动的物体物体称为约束物体，简称称为约束物体，简称约束约束(support )。约束必然对被约束物体有力的作用，以。约束必然对被约束物体有力的作用，以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。这种力称为阻碍被约束物体的运动或运动趋势。这种力称为约约束反力束反力(reaction )，简称反力、约束力。，简称反力、约束力。第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内

7、力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。这体运动而构成的约束叫柔体约束。这种约束作用是将物体拉住，且柔体约种约束作用是将物体拉住，且柔体约束只能受拉力，不能受压力，所以束只能受拉力，不能受压力，所以约约束反力一定通过接触点，沿着柔体中束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向，且恒为心线

8、背离被约束物体的方向，且恒为拉力，拉力，如图中的力。如图中的力。 1 1柔索约束柔索约束第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 当两物体在接触处的摩擦力很小而略不

9、计时，其中当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。这种约一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。这种约束不论接触面的形状如何，都只能在接触面的公法线束不论接触面的形状如何，都只能在接触面的公法线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑接触面光滑接触面的约束力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的约束力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，只能是压力，的物体，只能是压力，如图中的力。如图中的力。 2 2光滑接触面约束光滑接触面约束第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪

10、论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假

11、设。两个力（本质上是一个力），指向任意假设。 xyr3 3、光滑铰链约束（简称铰约束）、光滑铰链约束（简称铰约束）第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 链杆就是

12、链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所，由此所形成的约束称为链杆约束。这种约束形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链只能限制物体沿链杆轴线方向上的移动杆轴线方向上的移动。链杆可以受拉或者是受压，但不。链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆约束链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。4 4链杆约束链杆约束第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力

13、系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 工程上将结构或构件连接在支承物上的装置，工程上将结构或构件连接在支承物上的装置，称为称为支座支座。在工程上常常通过支座将构件支承。在工程上常常通过支座将构件支承在基础或另一静止的构件上。支座对构件就是一在基础或另一静止的构件上。支座对构件就是一种约束。

14、支座对它所支承的构件的约束反力也叫种约束。支座对它所支承的构件的约束反力也叫支座反力支座反力。支座的构造是多种多样的，其具体情。支座的构造是多种多样的，其具体情况也是比较复杂的，只有加以简化，归纳成几个况也是比较复杂的，只有加以简化，归纳成几个类型，才便于分析计算。类型，才便于分析计算。 建筑结构的支座通常分为建筑结构的支座通常分为固定铰支座固定铰支座，可可动铰支座动铰支座，和，和固定固定( (端端) )支座支座三类。三类。 第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5

15、 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 图图(a)(a)是是固定铰支座的示意图固定铰支座的示意图。构件与支座用光滑的圆柱。构件与支座用光滑的圆柱铰链联接，构件不能产生沿任何方向的移动，但可以绕销钉铰链联接，构件不能产生沿任何方向的移动，但可以绕销钉转动，可见固定铰支座的约束反力与圆柱铰链约束相同，即转动，可见固定铰支座的约束反力与

16、圆柱铰链约束相同，即约束反力一定作用于接触点，通过销钉中心，方向未定。约束反力一定作用于接触点，通过销钉中心，方向未定。固固定铰支座的简图定铰支座的简图如图如图(b)(b)所示。所示。约束反力约束反力如图如图(c )(c )所示，可以所示，可以用用f frara和一未知方向角和一未知方向角 表示，也可以用一个水平力表示，也可以用一个水平力f fxaxa和垂直和垂直力力f fyaya表示。表示。 1 1固定铰支座固定铰支座第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5

17、几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 图图(a)(a)是是可动铰支座的示意图可动铰支座的示意图。构件与支座用销。构件与支座用销钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约束，只钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约束，只能约束构件沿垂直于支承面方向的移动，而不能能约束构件沿垂直于支承面方向的移动，而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的移动。

18、阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的移动。所以，它的约束反力的作用点就是约束与被约束所以，它的约束反力的作用点就是约束与被约束物体的接触点、约束反力通过销钉的中心，垂直物体的接触点、约束反力通过销钉的中心，垂直于支承面，方向可能指向构件，也可能背离构件，于支承面，方向可能指向构件，也可能背离构件，视主动力情况而定。这种视主动力情况而定。这种支座的简图支座的简图如如(b)(b)所示，所示，约束反力约束反力如图如图(c)(c)所示。所示。 2 2可动（滚动）铰支座可动（滚动）铰支座第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3

19、 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴

20、向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定 整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墙中，一端悬空如图墙中，一端悬空如图(a)(a)，这样的支座叫，这样的支座叫固定端固定端支座支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移动，也不。在嵌固端，既不能沿任何方向移动，也不能转动，所以固定端支座除产生水平和竖直方向能转动，所以固定端支座除产生水平和竖直方向的约束反力外，还有一个约束反

21、力偶。这种的约束反力外，还有一个约束反力偶。这种支座支座简图简图如图如图(b)(b)所示，其所示，其支座反力支座反力表示如图表示如图(c)(c)所示。所示。 3 3固定端支座（固定支座）固定端支座（固定支座）第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法

22、13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定研究力学问题，首先研究力学问题，首先要了解物体的受要了解物体的受力状态，即对物体进力状态，即对物体进行受力分析，反映物行受力分析，反映物体受力状态的图称为体受力状态的图称为受力图。受力图。受力图受力图绘制步骤：绘制步骤：1. 1. 取分离体；取分离体； 2. 2. 画已知力；画已知力； 3. 3. 画约束反力。画约束反力。第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成

23、分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析4 4定向支座定向支座5 5链杆支座链杆支座1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭

24、转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定例例1.11.1 重量为的小球，按图重量为的小球，按图(a)(a)所示放置，所示放置，试画出小球的受力图。试画出小球的受力图。解解 (1) (1) 根据题意取小球为根据题意取小球为研究对象。研究对象。(2) (2) 画出主动力：主动力画出主动力：主动力为小球所受重力。为小球所受重力。(3) (3) 画出约束反力：约束画出约束反力：约束反力为绳子的约束反力以反力为绳子的约束反力以及光滑面的约束反

25、力。及光滑面的约束反力。小球的受力图如图小球的受力图如图(b)(b)所所示。示。 第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定例例 1.21.2 画图（画图（a a）所

26、示结构）所示结构acdbacdb的受力图。的受力图。解：解：(1) (1) 取结构取结构acdbacdb为研究对象。为研究对象。(2) (2) 画出主动力：主动力为画出主动力：主动力为f fp p。(3) (3) 画出约束反力：约束为固定铰支座和可画出约束反力：约束为固定铰支座和可动铰支座，画出它们的约束反力，如动铰支座，画出它们的约束反力，如图（图（b b）所示。）所示。 第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结

27、构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析2-2 结构计算简图 简化内容：荷载、构件、支座、结点、简化内容：荷载、构件、支座、结点、结构系统等内容的简化。结构系统等内容的简化。1、支座简化、支座简化2-2-1 结构计算简图结构计算简图1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平

28、面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析2、结点简化、结点简化铰结点、刚结点、组合结点铰结点、刚结点、组合结点1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6

29、静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合

30、变形11 11 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析2-2-2 2-2-2 平面杆系结构分类平面杆系结构分类梁、拱、刚架、桁架、组合结构梁、拱、刚架、桁架、组合结构1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 1

31、1 梁和结构位移梁和结构位移12 12 力法力法13 13 位移法位移法14 14 力矩分配法力矩分配法15 15 压杆稳定压杆稳定2-3 2-3 物体受力分析物体受力分析第二章第二章 结构计算简图结构计算简图 物体受力分析物体受力分析1、例：、例：注意：注意：1、绘分离体图、绘分离体图2、按约束功能绘约束力、按约束功能绘约束力3、方向假定、方向假定4、同一约束力在不同受、同一约束力在不同受力图上出现时，其指向必力图上出现时，其指向必须一致。须一致。1 1 绪论绪论2 2 简图受力分析简图受力分析3 3 力系简化力系简化4 4 平面力系平面力系简化简化5 5 几何组成几何组成分析分析6 6 静定结构静定结构内力内力7 7 轴向拉压轴向拉压8 8 剪切和扭转剪切和扭转9 9 梁的应力梁的应力10 10 组合变形组合变形11 11 梁和结构位移梁