《建筑力学》李前程第二章物体受力分析

1建筑力学主讲单位：力学教研室（2）2第二章结构计算简图·物体受力分析第一节约束与约束力第二节结构计算简图第三节物体受力分析3一、几个概念非自由体——组成结构的各单独部分。第一节约束与约束力物体可分为两类——自由体和非自由体。自由体——可以自由位移,不受任何其他物体的限制。约束——限制非自由体位移的其他物体。约束力——约束对非自由体的作用力。注意：约束力的方向总是与它所限制的位移方向相反。4二、常见的几种约束第一节约束与约束力1.柔索约束柔索约束由软绳、链条等构成。约束力特点:只能是拉力，不能是压力。AWFTWFTAFTB5二、常见的几种约束第一节约束与约束力2.光滑面约束——两物体光滑的接触，即它们之间的摩擦力可以忽略。A光滑面的约束力通过接触点，方向沿接触面的公法线并指向被约束的物体。FNAA切面公法线CABFNAFNBFNAFNC90°6BAC二、常见的几种约束第一节约束与约束力3.光滑铰链约束——是连接两个构件的常见约束。光滑铰链的约束一般用两个相互垂直的力表示！简化铰7二、常见的几种约束第一节约束与约束力4.铰支座——有固定铰支座和滚动铰支座两种。简化（1）固定铰支座构件销钉支座构件固定铰支座约束力:AFAxFAy计算简图:AA或A8二、常见的几种约束第一节约束与约束力（2）滚动铰支座构件简化构件滚动铰支座约束力:AFAy计算简图:A或AAAFAy或9二、常见的几种约束第一节约束与约束力工程上常见的简支梁——由固定铰支座和滚动铰支座固定在地面上FAxFAyABFByF10二、常见的几种约束第一节约束与约束力5.链杆约束链杆（又称二力杆）是两端用光滑铰链与其他物体连接,不计自重且中间不受力作用的杆件。FNAABABFNBAFN链杆对它所约束的物体的约束力必定沿着两铰链中心的连线作用在物体上。11二、常见的几种约束第一节约束与约束力5.链杆约束例题1：分析图示结构各组成部分，有二力杆吗？构件BC固定铰支座构件AD铰链BC是二力杆A链杆可以作支座，性质如滚动铰支座。FAy12二、常见的几种约束第一节约束与约束力6.固定端约束（固定支座）——固定端的约束力是两个相互垂直的分力FAx、FAy和一个力偶MA。13二、常见的几种约束第一节约束与约束力7.定向支座——允许杆端沿与链杆垂直的方向移动,限制了沿链杆方向的移动,也限制了转动。定向支座的约束力是一个沿链杆方向的力FAy和一个力偶MA；注意：力FAY和力偶MA的方向都是假定的。14一、结构计算简图第二节结构计算简图1.支座简化示例——一个能代替真实结构且反映结构主要工作特性的简化模型。简化固定支座A固定铰支座15一、结构计算简图第二节结构计算简图2.结点简化示例常见的三种结点形式：结点——结构中构件的结点。铰结点、刚结点、组合结点（1）铰结点——铰结点上的各杆件用铰链相连接。（2）刚结点——刚结点上的各杆件刚性连接。（3）组合结点——结点处一些杆件用铰链连接，另一些杆件刚性连接。绞结点刚结点组合结点（c）绞结点上的铰链称为全绞组合结点上的铰链称为半绞16一、结构计算简图第二节结构计算简图3.计算简图示例结构的计算简图用结构的轮廓草图表示，不需精确画图。例如画出单层厂房结构的计算见图简化简化17二、平面杆系结构的分类第二节结构计算简图1.梁——由受弯杆件构成,杆件轴线一般为直线。单跨梁多跨梁18二、平面杆系结构的分类第二节结构计算简图2.拱：一般由曲构成三绞拱无绞拱19二、平面杆系结构的分类第二节结构计算简图2.拱：一般由曲构成密苏里州圣路易斯拱形门中国古代赵州桥20二、平面杆系结构的分类第二节结构计算简图3.刚架——由梁和柱组成的结构单层刚架多层刚架排架又称铰结刚架或铰结排架21二、平面杆系结构的分类第二节结构计算简图4.桁架——由若干直杆用铰链连接组成的结构图1图222二、平面杆系结构的分类第二节结构计算简图5.组合结构——由桁架和梁或刚架组合在一起形成的结构,其中含有组合结点。23第三节物体受力分析例题2：起吊架由杆件AB和CD组成,起吊重物的重量为W。不计杆件自重,作杆件AB的受力图。解：一、几个概念：1.物体系统——若干构件通过某种连接方式组成机构或结构,用以传递运动或承受荷载。2.分离体——所要研究的物体单独分离出来,画出其简图。3.内力——分离体内各构件之间相互作用的力。4.外力——分离体以外的物体对分离体作用的力。24第三节物体受力分析——分析作用在分离体上的全部主动力和约束力，画出分离体的受力简图。作图步骤：二、受力图选定合适的研究对象，确定分离体；画出所有作用在分离体上的主动力（一般皆为已知力）；在分离体的所有约束处，根据约束的性质画出约束力。25第三节物体受力分析例题3:ABECDFW重为W的直杆AB搁在台阶上,与地面上A、D两点接触，在E点应绳索EF与墙壁相连。如图所示,略去摩擦。试作直杆的受力图。26第三节物体受力分析例题3:解:取杆AB为研究对象。EF为柔绳约束,约束力为FTEA为光滑面约束，公法线垂直于地面，约束力为FNA。D为光滑面约束，公法线垂直于直杆表面,约束力为FNDABECDFWFTEFNAFND27第三节物体受力分析例题4:画出多跨梁ACD中AC和CD部分及整体的受力图。FADBCDCFDyFAy解:取整体为研究对象。FDyFByFAx取AC为研究对象。FABCFAyFAxFByFCyFCx取CD为研究对象。CxFCyF28A第三节物体受力分析例题5:解:(1)取整体为研究对象。图示系统中,物体K重W,其他各构件不计自重。分别取(1)整体;(2)AB杆;(3)BE杆;(4)CD杆、轮C、绳及物体K所组成的系统为分离体,作出四个分离体的受力图。FAyFAxMA(2)取AB为研究对象。FAyFAxMAADBFDyFDxFByFBx(3)取BE为研究对象。作用与反作用力29DA第三节物体受力分析例题5:解:(4)FAyFAxMAFAyFAxMAADBFDyFDxFByFBx作用与反作用力取轮C为研究对象。TFTFCFCxFCy30第三节物体受力分析错在哪里？错在哪里？指出以下受力图中的错误31小结1.约束与约束力2.结构计算简图3.受力图受力分析方法——其要领是选择合适的研究对象，正确分析约束和约束力，画出受力图。受力分析过程中要区分内力和外力，正确应用作用与反作用定律。注意:内力不出现在受力图中!322-2(a)2-3(b)2-62-72-10作业