1、第1章 力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),第六節(jié) 約束與約束反力 第七節(jié) 受力分析與受力圖 第八節(jié) 結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖 第九節(jié) 荷載的分類 第十節(jié) 結(jié)構(gòu)的分類,1,一、概述,自由體：運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體。（見(jiàn)右圖）,非自由體：運(yùn)動(dòng)受限制的物體叫非自由體。,約束： 限制非自由體某些位移的周圍物 體稱為約束。,約束反力： 約束對(duì)被約束物體起限制作 用的力叫 約束反力。,約束反力特點(diǎn)：, 大小未知； 方向與被約束物體的運(yùn)動(dòng)方向相反； 作用點(diǎn)在物體與約束的接觸點(diǎn)。,第六節(jié) 約束與約束反力,2,二、幾種常見(jiàn)的約束,1、柔體約束（柔索） 組成：由柔性繩索、膠帶或鏈條 等柔性物體構(gòu)成。 約束特點(diǎn)：只能受拉，不能受壓。 約束反

2、力方向：作用在接觸點(diǎn)， 方向沿著柔體的中心線 背離物體。表現(xiàn)為拉力。 通常用T表示。,例 吊燈,G,T,3,2、光滑接觸面約束,組 成：由光滑接觸面構(gòu)成的約束。 約束特點(diǎn)：不論接觸面是平面或曲面，都不能限制物體沿接觸 面切線方向的運(yùn)動(dòng)，而只能限制物體沿著接觸面的 公法線指向約束物體方向的運(yùn)動(dòng)。 約束反力方向：通過(guò)接觸點(diǎn)，沿著接觸面公法線方向，指向 被約束的物體，表現(xiàn)為壓力。通常用N 表示。,4,3、光滑圓柱鉸鏈約束,組成：兩物體分別鉆有直徑相同的圓柱形孔，用一圓柱形銷釘連接起來(lái)，在不計(jì)摩擦?xí)r，即構(gòu)成光滑圓柱形鉸鏈約束，簡(jiǎn)稱鉸鏈約束。 約束特點(diǎn)：這類約束的本質(zhì)為光滑接觸面約束，因其接觸點(diǎn)位置未定

3、，故只能確定鉸鏈的約束反力為一通過(guò)銷釘中心的大小和方向均無(wú)法預(yù)先確定的未知力。通常此力就用兩個(gè)大小未知的正交分力來(lái)表示。 鉸鏈約束反力：大小未定，方向假設(shè)。,5,圓柱鉸鏈在工程上的運(yùn)用： 鏈桿約束、固定鉸鏈支座、 可動(dòng)鉸鏈支座、 固定支座、定向支座等。,6, 鏈桿約束：,R,組成：兩端用光滑圓柱鉸鏈連接物體而中間不受力。 約束特點(diǎn)：限制物體沿鏈桿中心線運(yùn)動(dòng)。 約束反力：大小及方向均未定，作用線在鏈桿 的中心線上。,7,(2) 固定鉸支座,約束方式：只能轉(zhuǎn)動(dòng)， 不能移動(dòng)。,8,(3) 可動(dòng)鉸支座,約束特點(diǎn)：限制物體沿支承面法線方向移動(dòng)。 約束反力：大小、方向均未定，作用垂直于支承面 且通過(guò)鉸心。

4、,9,（3）可動(dòng)鉸支座,10, 固定端支座,約束特點(diǎn)：既不能移動(dòng)，也不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 約束反力： 三個(gè)Fx 、Fy 、m,11,（5）定向支座 ：僅能沿指定方向移動(dòng),定向支座,定向支座反力,12,第八節(jié) 結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖,、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的概念 結(jié)構(gòu)計(jì)算中用來(lái)代替實(shí)際結(jié)構(gòu)，既能反映真實(shí)受力情況，又便于計(jì)算的理想模型。 、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化原則： ）計(jì)算簡(jiǎn)圖要能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的主要受力和變形特點(diǎn)，即要使計(jì)算結(jié)果安全可靠； ）便于計(jì)算，即計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化程度要與計(jì)算手段以及對(duì)結(jié)果的要求相一致。,13,、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化要點(diǎn)： 桿件的簡(jiǎn)化：以桿件的軸線代替桿件。 結(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化:（結(jié)點(diǎn)：連接桿件與桿件之間的措施）

5、(a) 鉸結(jié)點(diǎn) 單鉸 復(fù)鉸 幾何特點(diǎn)只能轉(zhuǎn)動(dòng)但不能移動(dòng)。 力學(xué)特點(diǎn)用兩個(gè)相互垂直的約束反力表示。,14,(b)剛結(jié)點(diǎn) 幾何特點(diǎn)既不能轉(zhuǎn)動(dòng)也不能移動(dòng)。 力學(xué)特點(diǎn)用兩個(gè)相互垂直的約束反力和一個(gè)反 力偶表示。 (c)組合結(jié)點(diǎn)（不完全鉸） 兼有鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)二者的性能。,15,可動(dòng)鉸支座允許沿支座鏈桿垂直方向的微小移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),、支座的簡(jiǎn)化,支座連接桿件與地基之間的裝置。,固定鉸支座：可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能移動(dòng),固定端支座：既不能轉(zhuǎn)動(dòng)也不能移動(dòng),定向支座 ：僅能沿指定方向移動(dòng),16,第七節(jié) 受力分析與受力圖,解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念

6、和公理分析它的受力情況，這個(gè)過(guò)程稱為物體的受力分析。 作用在物體上的力有： 主動(dòng)力：如重力，風(fēng)力，氣體壓力等。 被動(dòng)力：即約束反力。,一、受力分析,17,二、受力圖,研究對(duì)象： 我們把所研究的物體稱為研究對(duì)象。 分離體（隔離體）： 解除周圍約束后所得的自由物體。 受力圖： 在分離體上畫(huà)上它所受的全部主動(dòng)力和約束 反力，就稱為該物體的受力圖。 內(nèi)力與外力： 如果所取的分離體是由某幾個(gè)物體組成的物體 系統(tǒng)時(shí)，通常將系統(tǒng)外物體對(duì)物體系統(tǒng)的作用力稱 為外力；而系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的力稱為內(nèi)力。,18,三、單個(gè)物體的受力圖 畫(huà)物體受力圖主要步驟為： 選研究對(duì)象； 取分離體； 畫(huà)主動(dòng)力； 畫(huà)約束反力。 P

7、23 例4、5、6,19,例1-3畫(huà)出圖中球的受力圖。,20,例1-4 畫(huà)出圖中梯子的受力圖。,21,例1-5 畫(huà)出梁的受力圖。,22,練習(xí)：畫(huà)出圖中各物體的受力圖。,23,24,25,四、物體系統(tǒng)的受力圖,1、二力桿（二力構(gòu)件）： 僅受兩個(gè)力而處于平衡的單根桿件。 如果桿是直桿，則稱為二力桿； 如果桿是曲桿，則稱為二力構(gòu)件。 2、二力桿的受力圖： 約束反力為一對(duì)平衡力，大小和指向未定，作用線在桿兩端連線上，且通過(guò)鉸心。,26,FA,二力桿件,27,3、物體系統(tǒng)的受力圖 畫(huà)物系受力圖的方法與步驟： 取分離體（研究對(duì)象）； 觀察是否有二力桿，如有則先分析二力桿； 畫(huà)出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力和約

8、束反力； 在畫(huà)物系整體受力圖時(shí)，結(jié)點(diǎn)處不折開(kāi)，因此 不要畫(huà)結(jié)點(diǎn)的約束反力。,28,例題： 如圖所示，梯子的兩部分AB和AC在A點(diǎn)鉸接，又在D、E兩點(diǎn)用水平繩連接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不計(jì)，但在AB的中點(diǎn)H處作用一鉛直載荷F。試分別畫(huà)出梯子的AB、AC部分以及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。,1.梯子 AB 部分的受力圖。,解：,29,2.梯子AC 部分的受力圖。,30,例題：如圖所示，重物重G = 20 kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計(jì)并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫(huà)出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。,31,

9、1. 桿AB的受力圖。,解：,2. 桿BC 的受力圖。,32,3. 滑輪B ( 不帶銷釘）的受力圖。,4. 滑輪B ( 帶銷釘）的受力圖。,33,受力圖的作圖步驟：,1、根據(jù)題意確定研究對(duì)象：將研究對(duì)象從結(jié)構(gòu)中分離出來(lái)，單獨(dú)畫(huà)出其簡(jiǎn)單輪廓圖形。 2、先畫(huà)主動(dòng)力：一般是重力、已知外力。 3、再畫(huà)約束反力：約束反力應(yīng)嚴(yán)格按照約束類型來(lái)畫(huà)。注意先確定二力構(gòu)件。 4、檢查：不要多畫(huà)、少畫(huà)、錯(cuò)畫(huà)力。,34,注意:,（1）研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體聯(lián)系在一起的物體系統(tǒng)。 （2）能確定二力構(gòu)件。 （3）注意構(gòu)件連結(jié)部位的作用與反作用力。,35,例1-6,36,例1-7 P14,3

10、7,練習(xí):作出下列結(jié)構(gòu)中AB桿的受力圖,38,作出下列結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件及整體的受力圖,39,第九節(jié) 荷載的分類,、按作用時(shí)間分類： 恒載：永久作用在結(jié)構(gòu)上。如結(jié)構(gòu)自重、永久設(shè)備重量。 活載：暫時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上。如人群、風(fēng)、雪及車輛、吊車。,2、按作用位置是否變化分類： 固定荷載：作用位置固定不變。如結(jié)構(gòu)自重。 移動(dòng)荷載：作用位置連續(xù)變化。如行駛汽車。,40,3、按作用性質(zhì)分類： 靜力荷載：荷載由零加至最后值，且在加載過(guò)程中結(jié)構(gòu)始終保持靜力平衡，即可忽略慣性力的影響。 動(dòng)力荷載：荷載（大小、方向、作用線）隨時(shí)間迅速變化，并使結(jié)構(gòu)發(fā)生不容忽視的慣性力。,4、按作用范圍分為：,集中荷載和發(fā)布荷載。,41,第十節(jié) 結(jié)構(gòu)的分類,一、結(jié)構(gòu)建筑物中支承荷載而起骨架作用的部分。 如：屋架、梁、柱等。 二、 結(jié)構(gòu)分類 （按幾何尺寸分） 桿件結(jié)構(gòu)由若干桿件組合而成的結(jié)構(gòu)。 長(zhǎng)度尺寸遠(yuǎn)大于橫向尺寸。 板殼結(jié)構(gòu)由薄板、薄殼組成的結(jié)構(gòu)。 厚度遠(yuǎn)小于其它兩向尺寸。 實(shí)體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)、寬、厚三向尺寸相近的結(jié)構(gòu)。,42,、薄壁結(jié)構(gòu) 、實(shí)體結(jié)構(gòu),二、結(jié)構(gòu)的分類（按構(gòu)件的幾何特征）： 、桿件結(jié)構(gòu),43,三、桿件按其力學(xué)性能不同，可分為： 梁：是一種受彎構(gòu)件，其軸線通常為直線。 梁可以是單跨或多跨的。 拱：拱的軸線為曲線，其力學(xué)特點(diǎn)是在豎向荷載作 用下有水平支座反力。 剛架：由直桿組成，具有剛結(jié)點(diǎn)，各桿以