第二章结构计算简图物体的受力分析课件
56页1、本章主要介绍了本章主要介绍了约束及约束反力的约束及约束反力的确定、结构的计算简图,以及物体的受确定、结构的计算简图,以及物体的受力分析力分析主要应掌握:主要应掌握:(1 1) 各类约束的性质及约束反力各类约束的性质及约束反力的确定的确定;(2 2) 结构的计算简图结构的计算简图;(3 3) 物体的受力分析物体的受力分析; 本章提要本章提要第二章第二章 结构的计算简图结构的计算简图 物体的受力分析物体的受力分析自由体位移不受限制的物体。非自由体位移受到限制而不能作任意运动的物体。约束对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。约束反力约束作用于非自由体的力。(简称:约束力或反力)除约束力外,非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力,称为主动力。约束力是由主动力引起的,故它是一种被动力。2.1 约束和约束反力 约束反力取决于约束本身的性质、主动力和物体的运动状态。 约束反力阻止物体运动的作用是通过约束与物体相互接触来实现的,因此它的作用点在相互接触处;它的方向必与该约束所能阻碍的位移方向相反。2.1.1 约束反力的确定大小常常是未知的;方向总是与约束限制的物体的位移方向相反;作用点在
2、物体与约束相接触的那一点。约束反力特点:约束反力特点:GGN1N2约束力沿接触面公法线方向指向物体。2.1.2 具有光滑接触表面的约束 FN法线切线FN约束反力为拉力,作用线沿柔索背离物体。2.1.3 由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束 FAyFAxFAxFAyFA2.1.4 光滑铰链约束(1) 向心轴承(径向轴承)2.1.4 光滑铰链约束 (2) 圆柱铰链和固定铰链支座 约束反力过销中心,大小和方向不能确定,通常用正交的两个分力表示。FxFy圆柱铰链和固定铰链支座FN约束反力过销中心,方向不能确定,通常用正交的两个分力表示。固定铰链支座FRFxFy(1)滚动支座2.1.5 其它约束FNFAyFAxFAz(2) 球铰链FByFBxFBz(3) 止推轴承B2 2.2.1 .2.1 结构的计算简图结构的计算简图进行结构力学分析之前,应首先将实际结进行结构力学分析之前,应首先将实际结构进行抽象和简化,使之既能反映实际的主要构进行抽象和简化,使之既能反映实际的主要受力特征,同时又能使计算得到简化。这种经受力特征,同时又能使计算得到简化。这种经合理抽象和简化,用来代替实际结构的力学模合理抽象和
3、简化,用来代替实际结构的力学模型叫做型叫做结构的计算简图。结构的计算简图。 2 2.2 .2 结构的计算简图结构的计算简图计算简图的选取应遵循下列两条原则:计算简图的选取应遵循下列两条原则:(1 1)能正确反映结构的实际受力和变形)能正确反映结构的实际受力和变形情况,使计算结果尽可能与实际相符;情况,使计算结果尽可能与实际相符;(2 2)忽略对结构的内力和变形影响较小)忽略对结构的内力和变形影响较小的次要因素,保留主要因素,使计算得以简的次要因素,保留主要因素,使计算得以简化。化。计算简图的选取在结构的力学分析中占计算简图的选取在结构的力学分析中占有相当重要的地位,它直接影响着计算工作有相当重要的地位,它直接影响着计算工作量的大小和分析结构与实际间的差异。量的大小和分析结构与实际间的差异。 2.2.2 .2.2 计算简图的简化要点计算简图的简化要点 实际结构简化为计算简图,主要应考虑以实际结构简化为计算简图,主要应考虑以下几方面的内容:下几方面的内容: 一、一、结构的简化结构的简化 (1 1)结构体系的简化结构体系的简化 实际的实际的空间体系空间体系在可能的条件下简化或分在可能的条件下
4、简化或分解解为若干为若干个个平面结构体系平面结构体系,这样对整个的空间,这样对整个的空间体系结构的计算就可以简化为对平面体系结构体系结构的计算就可以简化为对平面体系结构的计算。的计算。 (2 2)结构构件的简化结构构件的简化 由于杆件截面尺寸比其长度小得多,可以由于杆件截面尺寸比其长度小得多,可以按照平面假设,根据截面内力来计算截面应力,按照平面假设,根据截面内力来计算截面应力,而且截面内力又只沿杆件长度方向变化,因此而且截面内力又只沿杆件长度方向变化,因此在计算简图中可以在计算简图中可以用杆件纵轴线代替杆件用杆件纵轴线代替杆件,忽,忽略截面形状和尺寸的影响。略截面形状和尺寸的影响。 二、支座的简化二、支座的简化 结构构件与其支承物间的连接装置称结构构件与其支承物间的连接装置称为为支座。支座。在对支座简化时,一般忽略支座在对支座简化时,一般忽略支座与构件接触面间摩擦以及接触面大小的影与构件接触面间摩擦以及接触面大小的影响,认为支座与杆件是以一支承点(即反响,认为支座与杆件是以一支承点(即反力的合力作用点)连接起来的。力的合力作用点)连接起来的。 支座根据实际构造和约束特点可分为以下几种
5、支座根据实际构造和约束特点可分为以下几种。(1 1)固定铰支座(简称铰支座)固定铰支座(简称铰支座)如如图图所示的结构,预制柱插入杯形基础,四周用沥所示的结构,预制柱插入杯形基础,四周用沥青麻丝填实。青麻丝填实。(2) (2) 可动铰支座可动铰支座如图所示,如图所示,搭在柱顶的其中一榀屋架直接搁置于钢搭在柱顶的其中一榀屋架直接搁置于钢滚轴上,而钢滚轴搁置于柱顶或牛腿顶面上。屋架可以滚轴上,而钢滚轴搁置于柱顶或牛腿顶面上。屋架可以发生水平移动和转动。发生水平移动和转动。(3) (3) 固定支座固定支座在实际工程中,有些结构构件既不能发生任何方向在实际工程中,有些结构构件既不能发生任何方向的移动,也不能发生任何角度的转动。的移动,也不能发生任何角度的转动。(4) (4) 定向支座定向支座 又称滑移支座,支座处杆件不能相对于基础转动,又称滑移支座,支座处杆件不能相对于基础转动,也不能垂直基础面移动,但可沿基础面移动。也不能垂直基础面移动,但可沿基础面移动。三、荷载的简化三、荷载的简化 荷载的简化是指将实际结构构件上所受到的各种荷荷载的简化是指将实际结构构件上所受到的各种荷载简化为作用在构件纵
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