平面任意力系精选PPT.ppt
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1、平面任意力系第1页,此课件共32页哦3 3.1.1 力线平移定理力线平移定理平面任意力系:平面任意力系:平面任意力系:平面任意力系:作用在物体上的各力,其作用线都分作用在物体上的各力,其作用线都分作用在物体上的各力,其作用线都分作用在物体上的各力,其作用线都分布在同一平面内,且既不汇交于同一点,也不互相布在同一平面内,且既不汇交于同一点,也不互相布在同一平面内,且既不汇交于同一点,也不互相布在同一平面内,且既不汇交于同一点,也不互相平行,这种力系称之平行,这种力系称之平行,这种力系称之平行,这种力系称之。工程实例第2页,此课件共32页哦力的平移定理力的平移定理定理:定理:定理:定理:作用于刚体
2、上某点的力,可以平移到同一刚体的任作用于刚体上某点的力,可以平移到同一刚体的任作用于刚体上某点的力,可以平移到同一刚体的任作用于刚体上某点的力,可以平移到同一刚体的任一指定点,但必须同时一指定点,但必须同时一指定点,但必须同时一指定点,但必须同时附加一力偶附加一力偶附加一力偶附加一力偶,其力偶矩等,其力偶矩等,其力偶矩等,其力偶矩等于原来的力对此指定点的矩。于原来的力对此指定点的矩。于原来的力对此指定点的矩。于原来的力对此指定点的矩。AFO=AOFMdM=Fd第3页,此课件共32页哦证明:证明:假设力假设力假设力假设力F F 作用于刚体的作用于刚体的作用于刚体的作用于刚体的A A点上点上点上点
3、上,且且且且该力到指定点该力到指定点该力到指定点该力到指定点O O的距离为的距离为的距离为的距离为d d。oAdFF1F2条件:条件:条件:条件:F F1 1=F=F2 2=F=F力的平移结果:力的平移结果:力的平移结果:力的平移结果:同平面的同平面的同平面的同平面的一个力一个力一个力一个力和和和和一个力偶一个力偶一个力偶一个力偶。相相相相反反反反地地地地,同同同同平平平平面面面面的的的的一一一一个个个个力力力力F F1 1和和和和一一一一个个个个力力力力偶偶偶偶矩矩矩矩为为为为MM的的的的力力力力偶偶偶偶也也也也可可可可以以以以合合合合成成成成为为为为一一一一个个个个合合合合力力力力R R,
4、其其其其大大大大小小小小和和和和方方方方向向向向与与与与F F1 1相相相相同,且合力同,且合力同,且合力同,且合力R R与力与力与力与力F F1 1作用线的距离为:作用线的距离为:作用线的距离为:作用线的距离为:哪一侧:由哪一侧:由哪一侧:由哪一侧:由MM转向确定,左顺右逆转向确定,左顺右逆转向确定,左顺右逆转向确定,左顺右逆AodFF1F2AodF1M第4页,此课件共32页哦3 3.2 2 平面任意力系的简化平面任意力系的简化 如如如如图图图图所所所所示示示示,假假假假设设设设刚刚刚刚体体体体上上上上作作作作用用用用一一一一平平平平面面面面任任任任意意意意力力力力系系系系F F1 1,F
5、F2 2,F Fn n。在在在在平平平平面内任选一点面内任选一点面内任选一点面内任选一点O O进行进行进行进行简化。简化。简化。简化。根据根据根据根据力的平移定理力的平移定理力的平移定理力的平移定理,将各力平移到,将各力平移到,将各力平移到,将各力平移到O O点得到:点得到:点得到:点得到:平面汇交力系平面汇交力系平面汇交力系平面汇交力系F F1 1,F F2 2,F Fn n 和力偶矩分别为和力偶矩分别为和力偶矩分别为和力偶矩分别为MM1 1,MM2 2,MMn n的的的的附加力偶系附加力偶系附加力偶系附加力偶系,且有,且有,且有,且有:A1A2AnF1F2FnoF1F2FnM1M2Mn第5
6、页,此课件共32页哦原力系中各力对简化中心原力系中各力对简化中心原力系中各力对简化中心原力系中各力对简化中心O O O O 点之矩的点之矩的点之矩的点之矩的代数和代数和代数和代数和。oF1F2FnM1M2MnoRoMo平面汇交力系平面汇交力系平面汇交力系平面汇交力系可以合成为一个可以合成为一个可以合成为一个可以合成为一个合力:合力:合力:合力:主矩主矩主矢主矢主矢主矢原力系中各力矢的原力系中各力矢的原力系中各力矢的原力系中各力矢的矢量和矢量和矢量和矢量和。平面附加力偶系平面附加力偶系平面附加力偶系平面附加力偶系可以合成为一个可以合成为一个可以合成为一个可以合成为一个合力偶合力偶合力偶合力偶,其
7、力偶矩为:,其力偶矩为:,其力偶矩为:,其力偶矩为:第6页,此课件共32页哦大小:大小:大小:大小:方向方向方向方向(与(与(与(与x x轴轴轴轴所夹锐角)所夹锐角)所夹锐角)所夹锐角):主矢的大小和方向?主矢的大小和方向?主矩的大小?主矩的大小?第7页,此课件共32页哦3 3.3 3 简化结果分析与合力矩定理简化结果分析与合力矩定理a a a a)力系简化为一个作用于简化中心的合力力系简化为一个作用于简化中心的合力力系简化为一个作用于简化中心的合力力系简化为一个作用于简化中心的合力R Ro o。b b b b)力系简化为一个力偶,其力偶矩等于主矩力系简化为一个力偶,其力偶矩等于主矩力系简化为
8、一个力偶,其力偶矩等于主矩力系简化为一个力偶,其力偶矩等于主矩MMo o。c c c c)力系可以简化为一个合力力系可以简化为一个合力力系可以简化为一个合力力系可以简化为一个合力R R,其大小和方向均与,其大小和方向均与,其大小和方向均与,其大小和方向均与R Ro o相同,相同,相同,相同,而作用线与简化中心点而作用线与简化中心点而作用线与简化中心点而作用线与简化中心点 O O 的距离为的距离为的距离为的距离为:。d d d d)原力系为平衡力系,原力系为平衡力系,原力系为平衡力系,原力系为平衡力系,其简化结果与简化中心的位其简化结果与简化中心的位其简化结果与简化中心的位其简化结果与简化中心的
9、位置无关。置无关。置无关。置无关。平面任意力系向一点简化有以下四种结果:平面任意力系向一点简化有以下四种结果:第8页,此课件共32页哦O ORO OMo合力矩定理:合力矩定理:合力矩定理:合力矩定理:平面任意力系的平面任意力系的平面任意力系的平面任意力系的合力对作用面内任一点之合力对作用面内任一点之合力对作用面内任一点之合力对作用面内任一点之矩矩矩矩等于等于等于等于力系中各力对同一点之矩力系中各力对同一点之矩力系中各力对同一点之矩力系中各力对同一点之矩的的的的代数和代数和代数和代数和 。合力矩定理合力矩定理d dA AR R第9页,此课件共32页哦力系的主矢:力系的主矢:力系的主矢:力系的主矢
10、:力系中各力的力系中各力的力系中各力的力系中各力的矢量和矢量和矢量和矢量和,是一个,是一个,是一个,是一个自由矢量自由矢量自由矢量自由矢量。对于给。对于给。对于给。对于给定的力系,主矢是唯一的,定的力系,主矢是唯一的,定的力系,主矢是唯一的,定的力系,主矢是唯一的,仅仅取决于仅仅取决于仅仅取决于仅仅取决于力系中各力的大力系中各力的大力系中各力的大力系中各力的大小和方向,小和方向,小和方向,小和方向,不涉及不涉及不涉及不涉及其作用点其作用点其作用点其作用点。力系的主矩:力系的主矩:力系的主矩:力系的主矩:力系中各力对简化中心之矩的力系中各力对简化中心之矩的力系中各力对简化中心之矩的力系中各力对简
11、化中心之矩的代数和代数和代数和代数和,是一个,是一个,是一个,是一个固定矢量固定矢量固定矢量固定矢量。与简化中心密切相关,简化中心不同其主矩一般。与简化中心密切相关,简化中心不同其主矩一般。与简化中心密切相关,简化中心不同其主矩一般。与简化中心密切相关,简化中心不同其主矩一般也不相同,也不相同,也不相同,也不相同,简化中心简化中心简化中心简化中心就是其作用点就是其作用点就是其作用点就是其作用点。力系的合力:力系的合力:力系的合力:力系的合力:为主矢和主矩的为主矢和主矩的为主矢和主矩的为主矢和主矩的合力合力合力合力,是一个,是一个,是一个,是一个固定矢量固定矢量固定矢量固定矢量。与原力系。与原力
12、系。与原力系。与原力系互为互为互为互为等效力系等效力系等效力系等效力系,不仅仅取决于不仅仅取决于不仅仅取决于不仅仅取决于主矢和主矩的主矢和主矩的主矢和主矩的主矢和主矩的大小、方向大小、方向大小、方向大小、方向及转向,还及转向,还及转向,还及转向,还必须指出必须指出必须指出必须指出其作用线其作用线其作用线其作用线。力系的主矢、主矩和合力力系的主矢、主矩和合力第10页,此课件共32页哦F1BCF2F3AABC2FMA例例例例1 1 1 1:正三角形正三角形正三角形正三角形ABCABC边长为边长为边长为边长为a a,受力如图,且受力如图,且受力如图,且受力如图,且F F1 1=F=F2 2=F=F3
13、 3=F=F。求力求力求力求力系的主矢、对系的主矢、对系的主矢、对系的主矢、对A A点的主矩及力系合力作用线的位置点的主矩及力系合力作用线的位置点的主矩及力系合力作用线的位置点的主矩及力系合力作用线的位置。解:解:解:解:1 1 1 1)求力系的主矢)求力系的主矢)求力系的主矢)求力系的主矢2 2 2 2)求对)求对)求对)求对A A点的主矩点的主矩点的主矩点的主矩ABC2Fd3 3 3 3)求合力作用线的位置)求合力作用线的位置)求合力作用线的位置)求合力作用线的位置第11页,此课件共32页哦RO例例例例2 2 2 2:图示平面任意力系。试求合力的大小,方向及作用线到图示平面任意力系。试求合
14、力的大小,方向及作用线到图示平面任意力系。试求合力的大小,方向及作用线到图示平面任意力系。试求合力的大小,方向及作用线到A A点的距离。点的距离。点的距离。点的距离。解:解:解:解:1 1 1 1)求力系的主矢求力系的主矢求力系的主矢求力系的主矢 MARd d2 2 2 2)求力系的主矩)求力系的主矩)求力系的主矩)求力系的主矩3 3 3 3)求合力作用线到)求合力作用线到)求合力作用线到)求合力作用线到A A点的距离点的距离点的距离点的距离AB1m1m1m25kN20kN18kN6060 o 3030 o 第12页,此课件共32页哦例例例例3 3 3 3:如图所示,求分布载荷如图所示,求分布
15、载荷如图所示,求分布载荷如图所示,求分布载荷q q的合力大小及作用线的位置。的合力大小及作用线的位置。的合力大小及作用线的位置。的合力大小及作用线的位置。解:解:解:解:1 1 1 1)求合力大小)求合力大小)求合力大小)求合力大小2 2 2 2)求合力作用线位置)求合力作用线位置)求合力作用线位置)求合力作用线位置第13页,此课件共32页哦3 3.4 4 平面任意力系的平衡条件与平衡方程平面任意力系的平衡条件与平衡方程 平面任意力系平面任意力系平面任意力系平面任意力系平衡平衡平衡平衡的的的的充要条件充要条件充要条件充要条件是:力系的主矢和是:力系的主矢和是:力系的主矢和是:力系的主矢和力系对
16、任一点的主矩力系对任一点的主矩力系对任一点的主矩力系对任一点的主矩都等于零都等于零都等于零都等于零,即即即即第14页,此课件共32页哦平面任意力系的平衡方程平面任意力系的平衡方程平衡方程使用原则平衡方程使用原则平衡方程使用原则平衡方程使用原则1 1 1 1、不管采用哪种形式的平衡方程,都只能有、不管采用哪种形式的平衡方程,都只能有、不管采用哪种形式的平衡方程,都只能有、不管采用哪种形式的平衡方程,都只能有3 3 3 3个个个个独立平衡方程;独立平衡方程;独立平衡方程;独立平衡方程;2 2 2 2、二矩式中两点连线不垂直于投影轴;、二矩式中两点连线不垂直于投影轴;、二矩式中两点连线不垂直于投影轴
17、;、二矩式中两点连线不垂直于投影轴;3 3 3 3、三矩式中同平面的三点不能共线。、三矩式中同平面的三点不能共线。、三矩式中同平面的三点不能共线。、三矩式中同平面的三点不能共线。第15页,此课件共32页哦解:解:解:解:取水平梁取水平梁取水平梁取水平梁ABAB为研究对象,画受为研究对象,画受为研究对象,画受为研究对象,画受力图并列方程。力图并列方程。力图并列方程。力图并列方程。例例例例1 1 1 1:在水平梁在水平梁在水平梁在水平梁ABAB上作用一力偶矩为上作用一力偶矩为上作用一力偶矩为上作用一力偶矩为M M 的力偶,在梁长的中点的力偶,在梁长的中点的力偶,在梁长的中点的力偶,在梁长的中点C
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