結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力分析

1、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的受力分析第一節(jié)約束與約束反力第一節(jié)約束與約束反力自由體自由體：可以在空間作任意運(yùn)動(dòng)的物體，如飛機(jī)、火箭等可以在空間作任意運(yùn)動(dòng)的物體，如飛機(jī)、火箭等；非自由體非自由體：受到其它物體的限制，沿著某些方向不能運(yùn)動(dòng)的物體。如懸掛的重物。受到其它物體的限制，沿著某些方向不能運(yùn)動(dòng)的物體。如懸掛的重物。約束約束：阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制。約束通常是通過(guò)物體間的直接接觸形成的。阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制。約束通常是通過(guò)物體間的直接接觸形成的。 約束反力約束反力：當(dāng)物體沿著約束所阻礙的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，約束對(duì)其必當(dāng)物體沿著約束所阻礙的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，約束對(duì)其必然有力的作用，以限制其運(yùn)動(dòng)，這種

2、力稱(chēng)為約束反力。簡(jiǎn)稱(chēng)反力。約束反力的然有力的作用，以限制其運(yùn)動(dòng)，這種力稱(chēng)為約束反力。簡(jiǎn)稱(chēng)反力。約束反力的方方向向總是與約束所能阻礙的物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，它的總是與約束所能阻礙的物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，它的作用點(diǎn)作用點(diǎn)就在約就在約束與被約束的物體的接觸點(diǎn)，束與被約束的物體的接觸點(diǎn)，大小大小可以通過(guò)計(jì)算求得?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算求得。一、柔性約束一、柔性約束柔索的約束反力作用于接觸點(diǎn)，方向沿柔索的中心線而背離物體，為柔索的約束反力作用于接觸點(diǎn)，方向沿柔索的中心線而背離物體，為拉力。拉力。如圖所示。 ftaftbabab二、光滑接觸面約束二、光滑接觸面約束 光滑接觸面約束反力作用于接觸點(diǎn)

3、，沿接觸面的公法線且指向物體，為光滑接觸面約束反力作用于接觸點(diǎn)，沿接觸面的公法線且指向物體，為壓力。壓力。如圖所示。a公法線公法線gfnaag公切線公切線公切線公切線三、光滑鉸鏈約束三、光滑鉸鏈約束 其約束反力作用在垂直于銷(xiāo)釘軸線平面內(nèi)，通過(guò)銷(xiāo)釘中心，方向不定。為計(jì)算其約束反力作用在垂直于銷(xiāo)釘軸線平面內(nèi)，通過(guò)銷(xiāo)釘中心，方向不定。為計(jì)算方便，鉸鏈約束的約束反力常用過(guò)鉸鏈中心兩個(gè)大小未知的正交分力方便，鉸鏈約束的約束反力常用過(guò)鉸鏈中心兩個(gè)大小未知的正交分力fcx，fcy來(lái)來(lái)表示表示如圖所示如圖所示。兩個(gè)分力的指向可以假設(shè)。兩個(gè)分力的指向可以假設(shè)。工程實(shí)例工程實(shí)例簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化模型a鉸鏈支座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖結(jié)

4、構(gòu)簡(jiǎn)圖約束反力約束反力四、固定鉸支座四、固定鉸支座 將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件用銷(xiāo)釘與地面或機(jī)座連接就構(gòu)成了固定鉸支座。固定鉸支座的約束與鉸鏈約束完全相同。 固定鉸鏈約束實(shí)際上也是光滑接觸面約束，只有一個(gè)約束反力，但是約束反力的方位不能確定，所以，就用它的兩個(gè)分立來(lái)表示，一般把這倆個(gè)力畫(huà)在相互垂直的方向。aaaaafayfaxf簡(jiǎn)化記號(hào)和約束反力五、輥軸支座五、輥軸支座在固定鉸支座和支承面間裝有輥軸，就構(gòu)成了輥軸支座，又稱(chēng)活動(dòng)鉸支座。這種約束只能限制物體沿支承面法線方向運(yùn)動(dòng)，而不能限制物體沿支承面移動(dòng)和相對(duì)于銷(xiāo)釘軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。所以其約束反力垂直于支承面，過(guò)銷(xiāo)釘中心指向可假設(shè)。如圖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖工程實(shí)例工程

5、實(shí)例aaafa活動(dòng)鉸支座簡(jiǎn)圖和約束反力的表示六、鏈桿約束六、鏈桿約束 兩端以鉸鏈與其它物體連接中間不受力且不計(jì)自重的剛性直桿稱(chēng)鏈桿，這種約束反力只能限制物體沿鏈桿軸線方向運(yùn)動(dòng)，因此鏈桿的約束反力沿著鏈桿,兩端中心連線方向，指向或?yàn)槔驗(yàn)閴毫ΑＨ鐖D所示。鏈桿屬于二力桿的一種特殊情形。結(jié)構(gòu)實(shí)例結(jié)構(gòu)實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖adcacdacdf 鏈桿支座七、固定端約束七、固定端約束將構(gòu)件的一端插入一固定物體（如墻）中，就構(gòu)成了固定端約束。在連接處具有較大的剛性，被約束的物體在該處被完全固定，即不允許相對(duì)移動(dòng)也不可轉(zhuǎn)動(dòng)。固定端的約束反力，一般用兩個(gè)正交分力和一個(gè)約束反力偶來(lái)代替，如圖所示。aafaxmaf

6、ay第二節(jié)物體的受力分析與受力圖第二節(jié)物體的受力分析與受力圖 物體受力分析包含兩個(gè)步驟：取分離體，畫(huà)受力圖。物體受力分析包含兩個(gè)步驟：取分離體，畫(huà)受力圖。 1 1取脫離體取脫離體：是把所要研究的物體解除約束，即解除研究是把所要研究的物體解除約束，即解除研究對(duì)象與其它部分的聯(lián)系；對(duì)象與其它部分的聯(lián)系；2 2畫(huà)受力圖畫(huà)受力圖：用相應(yīng)的約束力代替解除的約束，用相應(yīng)的約束力代替解除的約束，畫(huà)出其簡(jiǎn)圖受力圖。畫(huà)出其簡(jiǎn)圖受力圖。受力圖是畫(huà)出分離體上所受的全部力，即主動(dòng)力與受力圖是畫(huà)出分離體上所受的全部力，即主動(dòng)力與約束力的作用點(diǎn)、作用線及其作用方向。約束力的作用點(diǎn)、作用線及其作用方向。主動(dòng)力主動(dòng)力是荷載產(chǎn)

7、生的力，實(shí)際作用的力；是荷載產(chǎn)生的力，實(shí)際作用的力；約束力約束力是解除聯(lián)系的作用力。是解除聯(lián)系的作用力。受力分析步驟： 1取研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖取研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖 2在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力 3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫(huà)出在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫(huà)出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向abcdabcfff bf bf a物體受力分析步驟物體受力分析步驟abc1取研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖取研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖f2在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力f axf ay3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫(huà)出全部約束力，

8、假設(shè)一個(gè)正方向畫(huà)出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向例例1畫(huà)出翻斗的受力圖。畫(huà)出翻斗的受力圖。解解1取研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖取研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖2在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫(huà)出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向畫(huà)出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向例例22簡(jiǎn)支梁兩端分別為固定鉸支座和簡(jiǎn)支梁兩端分別為固定鉸支座和可動(dòng)鉸支座，在可動(dòng)鉸支座，在c處作用一集中荷載處作用一集中荷載fp（圖（圖216a），梁重不計(jì)，試畫(huà)梁），梁重不計(jì)，試畫(huà)梁ab的受力圖。的受力圖。 fabcabcdabcfff bf bf a解：解：abc1取研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖取

9、研究對(duì)象；畫(huà)脫離體圖f2在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力在脫離體上畫(huà)所有主動(dòng)力x ay a3在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)在脫離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫(huà)出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向畫(huà)出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向例例23三鉸拱橋由左右兩拱鉸接而成，如圖三鉸拱橋由左右兩拱鉸接而成，如圖217a所示。設(shè)各拱自重所示。設(shè)各拱自重不計(jì)，在拱不計(jì)，在拱ac上作用荷載上作用荷載f。試分別畫(huà)出拱。試分別畫(huà)出拱ac和和cb的受力圖。的受力圖。 解fcfbfcfafcxa例例25作圖示系統(tǒng)的受力圖。作圖示系統(tǒng)的受力圖。 p pf ff fp p p pf ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff fp pfayfaxftfk畫(huà)脫離體圖注意：畫(huà)脫離體圖注意： （1）脫離體要徹底分離。）脫離體要徹底分離。 （2）約束力、外力一個(gè)不能少。）約束力、外力一個(gè)不能少。 （3）約束