桥梁受力分析之静力分析85

第一篇静静力分析析研究内容：刚体在各种力力系作用下平平衡的一般规规律桥梁受有：自身重力、铁铁轨压力、桥桥墩作用力、、风载等机身受有：自身重力、旋旋翼轴的作用用力、空气动动力等静力平衡§1–1静静力力学的基本概概念§1–2静静力力学公理§1–3约约束束与约束反力力§1–4物物体体的受力分析析与受力图第一章基基本概概念与受力分分析力的单位：国国际单位制制：牛顿(N)§1-1静静力学基本本概念一、力Force的概念1．定义：力是物体间的的相互机械作作用，这种作用可以以改变物体的运动状态态。2.力的效效应：①运动效应(外外效应)②变形效应(内效应)。。3.力的三要素：：大小，方向向，作用点AF*运动效应或外效应*变形效应或内效应力的作用效应应：力系SystemofForces：是指作用在物物体上的一群群力。平衡力系EquilibriumForceSystem：物体在力系作作用下处于平平衡，我们称这个力力系为平衡力力系。是指物体相对对于惯性参考考系保持静止止或作匀速直直线运动的状态。二.刚体就是在力的作作用下，大小小和形状都不不变的物体。。三.平衡EquilibriumAF平衡问题§1-2静静力学基本本公理公理：无须证明而而为人们所公公认的结论。。公理1二二力平衡公理理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等|

F1|=|F2|

方向相反

F1

=–F2

作用线共线， 作用于同一个物体上。二力体：只在在两个力作用用下平衡的刚刚体叫二力体体。二力杆memberssubjectedtotheactionoftwoforces不是二力构件件刚化公理－将变形体看看作刚体的条条件刚体平衡条件件是变形体平平衡的必要条条件而非充分分条件。推论(力在刚体上的的可传性)作用于刚体上的力，其作作用点可以沿沿作用线在该该刚体内前后后任意移动，，而不改变它它对该刚体的的作用。==F1=－F2=FFABFABF2F1F1AB公理2加加减平衡力力系原理即，合力为原两力力的矢量和。A公理3(力平行四边形形公理)作用于物体上任一点的两两个力可合成成为作用于同同一点的一个个力，即合力力。合力的矢矢由原两力的的矢为邻边而而作出的力平平行四边形的的对角矢来表表示。F1F2FR矢量表达式：：FR=F1+F2AF1F2FRAF1F2FRAF1F2FR力三角形法FR=F1+F2++Fn=SFi（i=1,2,,n）力多边形法则则推论(三力汇交定理理)当刚体在三个个力作用下平平衡时，设其其中两力的作作用线相交于于某点，则第第三力的作用用线必定也通通过这个点。。F1FF2A=证明：F1F2F3A3AA2A1F3FA=A3F1F2F3A3AA2A1推论(三力汇交定理理)当刚体在三个个力作用下平平衡时，设其其中两力的作作用线相交于于某点，则第第三力的作用用线必定也通通过这个点。。证明：公理4作作用力和反作作用力定律等值、反向、、共线、异体体、且同时存存在。[例]吊灯作用力与反作作用力定律两物体间的相相互作用力，大小相等，，方向相反，，作用线沿同同一直线。此公理阐明了了物体间相互互作用的关系系，表明作用力力与反作用力力成对出现，，并分别作用用在不同的物物体上。FRFR'齿轮啮合力讨论：在拔河比赛中中,既然双方的作作用力与反作作用力的大小小相等,应该不可能分分出胜负,实际上总有一一方获胜,这是否违背了了作用力与反作作用力定律?约束反力：约束给被约束束物体的力叫叫约束反力。。§1-3约约束Constraint与约束反力ConstraintForce一、概念自由体FreeBody：位移不受限制制的物体叫自自由体。非自由体NonfreeBody：位移受限制的的物体叫非自自由体。约束：对非自由体的的某些位移预预先施加的限限制条件称为为约束。（这里，约束束是名词，而而不是动词的的约束。）①大小常常是是未知的；②方向总是与与约束限制的的物体的位移移方向相反；；③作用点在物物体与约束相相接触的那一一点。约束反力特点点：GGN1N2二、约束类型型和确定约束束反力方向的的方法：柔性约束CableConstraintPPTTF1F2A柔绳约束胶带构成的约约束柔性约束CableConstraint柔绳约约束链条构构成的的约束束约束类类型与与实例绳索、、链条条、皮皮带柔性约约束CableConstraint约束反反力作用在在接触触点处处，方向向沿公法法线，，指向向受力力物体体光滑面面约束束SmoothSurfaceConstraintPNNPNANBNN凸轮顶顶杆机机构FR'FR光滑面面约束束SmoothSurfaceConstraint光滑面面约束束SmoothSurfaceConstraint滑槽与与销钉钉（双双面约约束））光滑面面约束束SmoothSurfaceConstraintSmoothsurface光滑面面约束束SmoothSurfaceConstraint光滑圆圆柱铰铰链结结构一一般有有以下下四种种形式式中间铰铰固定铰铰支座座活动铰铰支座座(辊辊轴支支座)二力构构件(链杆杆)其它光滑铰铰链约约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin圆柱铰铰链AAXAYAAFNFNFNFxFy恐龙骨骨骼的的铰链链连接接光滑铰铰链约约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin球股骨盆骨球窝盆骨与与股骨骨之间间的球球铰连连接光滑铰铰链约约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin光滑铰铰链约约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin光滑铰铰链约约束ConstraintOfSmoothCylindricalPin中间铰铰铰(Hinge)销钉中间铰铰简化表表示：：约束力力表示示：固定铰铰支座座上摆销钉下摆固定铰铰支座座swf0109b.swf固定铰铰支座座铰固定铰铰支座座固定铰铰支座座活动铰铰支座座SlidingHinged-Support（辊轴支支座））上摆销钉底板滚轮活动铰铰支座座活动铰铰支座座其它表表示FAAFBFCBCAFABFBCFC活动铰铰支座座连杆支支座连杆支支座的的约束束力沿连杆杆中心心线，，指向向不定定。连杆支支座翻斗车车连杆支支座实例固定端端约束束烟筒，，电线线杆，，悬臂臂粱，，机床床的卡卡盘约束类类型和和约束束反力力约束类型约束力未知量个数

1

1

2

2

2

3约束类类型和和约束束反力力约束类型约束力未知量数目

3

4

4

5

6一、受受力分分析作用在在物体体上的的力有有：主动力力：如如重力力,风风力,气体体压力力等。。被动力力：即即约束束反力力。§1-4物物体体的受受力分分析和和受力力图画物体体受力力图主主要步步骤为为：①选选研究究对象象；②②取分分离体体；③画上上主动动力；；④画画出约约束反反力。。二、受受力图图[例]（类类似于于p21）ATAAAPTA柔性约约束[例]（p20）尖点点问题题应去掉掉约束束应去掉掉约束束作图示示轧路路机轧轧轮的的受力力图。。OABCOTBPAN例(p21)两只油油桶堆堆放在在槽中中，画画出每每个桶桶的受受力图图。例.(p16)画各构构件的的受力力图二力构构件ABCBCACABCDCCD例题由水平平杆AB和斜杆杆BC构成的的管道道支架架如图图所示示。在在AB杆上放放一重重为P的管道道。A,B,C处都是是铰链链连接接。不不计各各杆的的自重重,各接触触面都都是光光滑滑的。。试分分别画画出管管道O,水平杆杆AB,斜杆BC及整体体的受受力图图。ACBDOP解:(1)取管道道O为研究究对象象OPND(2)取斜杆杆BC为研究究对象象CBRCRB二力杆杆ACBDOPABDND´RB´FAy(3)取水平平杆AB为研究究对象象FAXFA三力平平衡汇汇交定定理CBRCRBACBDOPOPND(4)取整体体为研研究对对象：：FAyFAXRCCBRCRBACBDOPDACBOPABDND´RB´FAyFAX(4)取整体体为研研究对对象：：RCCBRCRBACBDOPDACBOPABDND´RB´FAyFAXFAE如图所所示结结构，，画AD、BC的受力力图。。C双铰刚刚杆约约束例例题ABABFAFB双铰链链刚杆杆约束束受力图图正确确吗?CABABFAFB双铰链链刚杆杆约束束例(p15)画出AB杆的受受力图图（杆杆自重重不计计）。。AACCBBABCABCABC对于一定的牵引力怎样确确定