理学结构计算简图物体受力分析PPT课件

1、 2.1 约束与约束力2.2 结构计算简图2.3 物体受力分析第1页/共55页自由体（free body）：能在空间作任意运动的物体叫自由体。非自由体（nonfree body） ：位移受到周围其它物体限制，不能沿着某些方向运动的物体称为非自由体。约束（constraint）限制非自由体运动的条件，这些条件往往是周围的物体构成，这些物体称为约束。约束反力：约束对非自由体的机械作用称为约束反力。约束反力的方向与其所限制运动的方向相反。第2页/共55页1、柔索G绳G皮带APAFPBA1O2OAFBFAFBF1O2OBA1O2O1O2OAFAFG链条第3页/共55页第4页/共55页绳索链条 皮带第5

2、页/共55页2、光滑接触面AAPAFAPACCFCAAPAFAPAG固定平面G固定曲面G齿轮的齿面第6页/共55页第7页/共55页第8页/共55页3、铰连接与铰支座G圆柱铰链ABCACAyFAxF)1(CyF)1(CxFBCByFBxF)2(CyF)2(CxF第9页/共55页恐龙骨骼的铰链连接第10页/共55页铰G圆柱铰链第11页/共55页G固定铰支座AAyFAxFAxFAyFAAA第12页/共55页G固定铰支座第13页/共55页G固定铰支座第14页/共55页G活动铰支座AAFBBFCCF第15页/共55页G活动铰支座第16页/共55页G活动铰支座第17页/共55页4、链杆约束ACBAB第18

3、页/共55页链杆约束的约束力沿两铰链中心连线，指向不定。第19页/共55页翻斗车连杆支座第20页/共55页5、球铰支座AxyzAxFAyFAzFAAB光滑球铰链约束实例第21页/共55页盆骨与股骨之间的球铰连接第22页/共55页6、径向轴承与止推轴承G径向轴承AyxzAAAyFAzF第23页/共55页G止推轴承yxzAAyFAxFAzFABzxyBBxFByFBzF第24页/共55页7、固定端约束AFABMA遮 雨 蓬第25页/共55页 固定端约束实例P第26页/共55页 固定端约束实例第27页/共55页 在工程设计中对结构进行力学分析时，需要一 个图形，这个图形与实际结构不可能完全一样，因此

4、必须对实际结构进行抽象和简化，用以代替原结构进行结构的力学分析、计算的简化图形叫结构的计算简图。抽象和简化必须遵循以下原则： 1）正确反映结构的实际受力情况，使计算结果与 实际情况比较吻合； 2）略去次要因数，便于分析和计算。1、结构计算简图第28页/共55页1）支座简化示例 对平面结构一般可以简化成以下三种形式： 可动铰支座 只能约束竖向运动的支座称为：可动铰支座 表示方法：例如：把梁放在柱顶上，不作任何处理，其支座就 可简化成可动铰支座。 第29页/共55页固定铰支座 能约束竖向和水平运动的支座称为：固定铰支座 表示方法：例如：把屋架放在柱顶上，并与柱顶的预埋件连 接，这样的支座可简化成固

5、定铰支座。第30页/共55页固定支座 能约束竖向、水平和转动的支座称为：固定支座 表示方法：例如：柱子与基础完全现浇在一起，而且柱子的 钢筋插入基础一定距离，那么柱子的支座就可简化成固定支座。第31页/共55页 2）结点简化示例 杆件与杆件的连接点称为：结点 结点的简化分两类：铰结点和刚结点 铰结点 几何特征：各杆可以绕结点自由转动。 受力状况：不会引起杆端弯矩。 表示方法： 例如：图示木屋架的结点 第32页/共55页刚结点 几何特征：各杆不能绕结点作相对转动。 受力状况：由于结点能阻止杆件之间发生相对转角，因此杆端有弯矩、剪力 和轴力。 例如：图示现浇钢筋混凝土框架的结点 表示方法： 第33

6、页/共55页 3）计算简图示例第34页/共55页钢筋混凝土屋架第35页/共55页 2、平面杆系结构的分类1）梁 有简支梁、悬臂梁、曲梁、多跨静定梁和超静定梁等。第36页/共55页2）拱 有三铰拱、两铰拱、无铰拱等。 3）桁架 第37页/共55页4）刚架 5）组合结构 第38页/共55页 表示物体所受全部外力（包括主动力和约束反力）的简图即为。 选取合适的研究对象与正确画出受力图是解决力学问题的前提和依据。第39页/共55页1.取分离体。2.画出对象所受的全部主动力。3.在存在约束的地方，按约束类型逐一画出约束反力。第40页/共55页物体系统：若干构件通过某种连接方式组成可以传递运动或承受荷载的

7、机构或结构。 受力图 确定研究对象，分析周围物体； 解除约束，取分离体； 在分离体上画上主动力； 在分离体解除约束处，根据约束类型画上约反力。 对于指向确定的约束反力，要正确画出其指向；对于不能事先确定指向的约束反力，其指向可以假设。第41页/共55页画出下列各构件的受力图第42页/共55页画出下列各构件的受力图第43页/共55页画出下列各构件的受力图第44页/共55页ADCB)(bxyzAFCFBF解： 1) 取梯子AB为研究对象2) 建立坐标系如图(a) 3) 受力如图(b) ABDC030P)(aP例1 一个梯子AB，两端放在光滑面上，在C点一水平绳联结，梯子重量为P，作用在D点，见图(

8、a)。对梯子AB受力分析。第45页/共55页)(bqbaABCDxyzBFAxFAyF2) 建立坐标系如图(a)3) 受力分析如图(b) ABDCxyz)(aabq例2 刚架ABCD上作用分布载荷q，尺寸如图。对于刚架受力分析。解：1) 取刚架ABCD为研究对象第46页/共55页例3 由水平杆AB和斜杆BC构成的管道支架如图所示。在AB杆上放一重为P的管道。A,B,C处都是铰链连接。不计各杆的自重 ,各接触面都是光滑的。试分别画出管道O,水平杆AB,斜杆BC及整体的受力图。ACBDOP第47页/共55页解: (1) 取管道O为研究对象OPND(2) 取斜杆BC为研究对象CBRCRB二力杆ACB

9、DOP第48页/共55页ABDNDRBFAy(3) 取水平杆AB为研究对象FAXFA三力平衡汇交定理CBRCRBACBDOPOPND第49页/共55页(4)取整体为研究对象：FAyFAXRCCBRCRBACBDOPDACBOPABDNDRBFAyFAX第50页/共55页(4)取整体为研究对象：CBRCRBACBDOPABDNDRBFAyFAXRCDACBOPFAE第51页/共55页画受力图应注意的问题1、不要漏画力：除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力：要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。第52页/共55页3、不要画错力的方向：约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。4、受力图上只画外力，不画内力：一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象