建筑力学基础课件.ppt

第二章￿￿￿￿静力学基础第一节￿￿￿力、力矩及其性质第二节￿￿￿约束与约束反力第三节￿￿￿受力分析与受力图第一节￿￿力、力矩及其性质力：是物体间相互的机械作用￿力对物体作用效应：￿￿￿￿￿￿￿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￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿二是使物体的形状发生改变，叫做力的变形效应或内效应一￿、力的基本概念力的大小￿、力的方向￿、力的作用点￿力的图示法力的三要素：力具有大小和方向，所以说力是矢量(vector￿)可以用一带箭头的直线段将力的三要素表示出来第二章￿￿￿￿静力学基础力的单位￿￿￿￿力的国际单位是牛顿(N)或千牛顿（kN）￿力系的定义￿￿￿￿￿￿￿￿￿作用于同一个物体上的一组力￿￿￿￿￿￿￿力系的分类￿￿￿￿￿￿￿￿￿各力的作用线都在同一平面内的力系称为平面力系；￿￿￿￿￿￿各力的作用线不在同一平面内的力系称为空间力系第二章￿￿￿￿静力学基础平面力偶系：￿若干个力偶（一对大小相等、指向相反、作用线平行的两个力称为一个力偶）组成的力系平面力系的分类平面汇交力系：各力作用线都汇交于同一点￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿的力系。

第二章￿￿￿￿静力学基础￿￿￿￿￿平面力系的分类平面平行力系：各力作用线平行的力系平面一般力系：各力作用线既不汇交又不平行的平面力系第二章￿￿￿￿静力学基础等效力系：指两个力(系)对物体的作用效果完￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿全相同平衡力系:￿作用下使物体平衡的力系合力与分力：若一个力与一个力系等效则这个力称为该力系的合力，而力系中的各个力称为该合力的一个分力第二章￿￿￿静力学基础￿￿公理1:￿力的平行四边形法则￿￿￿￿￿￿二、￿静力学公理￿￿￿￿￿￿￿作用在物体上同一点的两个力，可以￿合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由这两个力矢为边所构成的平￿行四边形的对角线确定￿￿￿￿￿￿￿合力矢也可用力三角形求得,￿此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力系简化的基础￿￿￿￿￿￿￿￿公理2:￿二力平衡条件￿￿￿￿作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上￿￿￿￿￿最简单力系的平衡条件在两个力作用下平衡的刚体——二力构件二力构件受力沿力作用点连线方向！ABAB二力构件承受外力与本身形状无关￿￿￿￿￿￿￿公理3:￿加减平衡力系原理￿在作用于刚体的已知力系中，加上或去掉任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。

￿￿￿￿￿￿￿推理1￿￿力的可传性￿￿￿￿￿￿￿￿作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变它对于刚体的作用力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线￿￿￿￿￿￿￿￿当刚体受三个力而处于平衡时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力￿的作用线在同一平面内￿￿￿￿￿￿￿推理2￿￿￿￿三力平衡汇交定理￿￿￿￿￿￿￿公理4:￿作用和反作用定律￿￿￿￿￿￿￿￿作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上在画物体受力图时要注意此公理的应用￿￿￿￿￿￿￿￿￿两物体相互间的作用力总是同时存在且等值、反向、共线[例]￿吊灯三、￿力矩及其性质￿￿￿￿￿￿￿￿在力的作用下，物体将发生移动和转动力的转动效应用用力对点之距（简称力矩）来度量 讨论力的转动效应时，主要关心力矩的大小与转动方向，而这些与力的大小、转动中心（矩心）的位置、中心到力作用线的垂直距离（力臂）有关三、力矩及其性质度量力使物体绕某度量力使物体绕某点转动的效应点转动的效应转动中心（转动中心（O O））力作用线与矩心所在平面。

力作用线与矩心所在平面矩心至力作用线的垂直距离（矩心至力作用线的垂直距离（h h）l力臂：力臂：l力矩中心（矩心力矩中心（矩心) )：：l力矩作用面：力矩作用面：1.1.力矩（力对点之矩）力矩（力对点之矩） 力对力对O O点之矩用字母点之矩用字母 M Mo o(F)(F)表示平面问题中，力矩是代数量，逆时针方向为正，顺时针方向为负单位N.m或KN.m￿1、力矩力矩的特性￿(1)￿力作用线过矩心，力矩为零；￿(2)￿力沿作用线移动，力矩不变[例￿1]￿￿￿求图中荷载对A、B两点之矩解：[例2]￿￿￿求图中均布荷载对A、B两点之矩解：l假象把均布载荷变成集中力，再对某点取矩2.合力矩定理￿￿￿￿￿￿￿力系的合力对任一点之矩等于各分力对同一点之矩的代数和合力矩定理应用对求解力矩非常方便，灵活应用[例3]￿￿求图中力对A点之矩解： 由合力矩定理得：把合力进行分解4、力偶及其性质力偶:大小相等的二个反向平行力称之为一个力偶￿￿ 力偶的作用效果是引起物体的转动，和力矩一样，，产生转动效应工程实例1.力偶—大小相等的二反向平行力记作记作( ( , , ) )力偶中二力间的距离力偶中二力间的距离d d二力作用线所组成的平面二力作用线所组成的平面l力偶臂：l力偶作用面：：度量力偶使物体产生转动效应。

度量力偶使物体产生转动效应l力偶矩：平面力偶矩平面力偶矩2.力偶系——两个或两个以上的力偶组成的力系2024/8/31￿￿￿￿￿￿力偶特性一：￿力偶的合力为零，所以力偶的效应只能与转动效应平衡，即只能与力偶或力矩平衡，而不能与一个力平衡￿￿￿￿￿￿￿力偶特性二： 在保持力偶矩矢量不变，力偶可在其作用面内任意移转，对刚体的作用效果不变只要保持力偶矩的大小和转向不变，改变力和力偶臂的长短，对刚体的作用效果不变￿￿￿￿￿￿力偶特性三:￿￿￿￿力偶系的合成￿ 作用在一个物体上的一组力偶称为一个力偶系力偶系的合成结果为一个合力偶M￿即：￿￿￿￿￿力偶系的平衡￿￿￿￿￿￿显然，当物体平衡时，合力偶必须为零，即：上式称为力偶系的解析平衡条件￿￿￿￿￿￿约束反力位于约束与被约束物体的连接或接触处，其方向与所限制的非自由体运动方向相反第二节￿￿￿约束与约束反力l自由体和非自由体l约束：限制非自由体运动的物体称为约束物体，简称约束l约束反力：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约束反力，简称反力￿￿工程中常见的约束类型l￿光滑接触面约束l￿柔索约束l￿圆柱铰链约束l￿辊轴支座约束l￿固定端支座约束l￿定向支座约束掌握约束性质￿￿￿￿￿￿￿约束力作用在接触点处，方向沿接触面的公法线，指向受力物体。

1.光滑接触面约束￿(光滑指摩擦不计) 柔性体只能受拉，所以它们的约束力是作用在接触点，方向沿柔索而背离物体2.￿柔性约束3．圆柱铰链约束其它主动力未画出方向不定￿放大 圆柱铰链约束简图（中间铰链）l固定铰支座4、辊轴支座（可动铰支座）(a) (b) (c) 5、固定端支座约束￿￿￿￿￿￿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，这样的支座叫固定端支座6、定向支座（滑动支座）约束(a) (b) 用两根等长的平行连杆将物体与支承面相连，该支座不能沿链杆轴线方向移动同时也不能转动，即只允许杆端沿与链杆垂直的方向移动，这种约束形式称为定向支座c) ￿￿￿￿￿￿￿￿研究力学问题，首先要了解物体的受力状态，即对物体进行受力分析，反映物体受力状态的图称为受力图第三节￿￿￿受力分析、受力图绘制受力图的步骤：1.￿取分离体；￿2.￿画已知力；￿3.￿画约束反力[例1]￿￿画整体受力图、球体和AB杆整体受力图平面任意力系平面汇交力系[例1]￿￿画整体受力图、球体和AB杆2024/8/31[例2][ [例例3] 3] 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图[ [例例4] 4] 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图[例5]￿画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特远处汇交，它是一种特殊情况殊情况( (平面平行力系平面平行力系) )。

2024/8/31[题1-6]2024/8/31题题1(a) 1(a) 2024/8/312024/8/31题1b￿画出下列各构件及整体受力图2024/8/31题题1j 1j 。