理论物理 第二章平面力系2010_2.ppt
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1、第二章第二章 平面力系平面力系一、力线平移定理一、力线平移定理作作用用于于刚刚体体上上任任一一点点的的力力可可以以平平行行移移动动到到刚刚体体上上另另一一点点而而不不改改变变其其对对刚刚体体的的作作用用效效果果,但但必必须须同同时时附附加加一一个力偶,该附加力偶的矩等于原力对新作用点的矩。个力偶,该附加力偶的矩等于原力对新作用点的矩。2-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化FABFABFFABFmd2-5 平面任意力系平面任意力系二、力系向作用面内一点简化二、力系向作用面内一点简化主矢:主矢:主矢:主矢:与简化中心无关与简化中心无关与简化中心无关与简化中心无关 (
2、与合力之别?)与合力之别?)与合力之别?)与合力之别?)主矩:主矩:主矩:主矩:与简化中心与简化中心与简化中心与简化中心相关相关相关相关 (与合力与合力与合力与合力偶之别?)偶之别?)偶之别?)偶之别?)2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化F1 M1F2 M2F3 M3MMOO第二章第二章 平面力系平面力系 原力系与一个力偶等效,即原力系简化一原力系与一个力偶等效,即原力系简化一个个合力偶合力偶 m m,此情况下,此情况下,简化结果不再与简化中心位置相关。简化结果不再与简化中心位置相关。第二
3、章第二章 平面力系平面力系三、平面任意力系的简化结果分析三、平面任意力系的简化结果分析2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化 原力系与一个力等效,即原力系简化原力系与一个力等效,即原力系简化为一个为一个合力合力F FR R ,此情况下此情况下 ,其作用线其作用线过过简化中心简化中心O O。第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化 可进一步合成为一个可进一步合成为一个
4、合力合力F FR R。此情况下此情况下 ,其其作作用用线线过过简简化化中中心心以以外外另一点另一点 O,O 点与点与O点间距离为点间距离为FOOFOOFFOOFmd第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化合力矩定理合力矩定理 :合合力力对对任任意意一一点点的的矩矩 等等于于各各个个分分力力对对该点矩之矢量和。该点矩之矢量和。FOOFOOFFOOFmd第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意
5、力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面里:平面里:FAYmA关于固定端约束问题关于固定端约束问题FAZ第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化已知:已知:F1=150N,F2=200N,F3=300N,F=F=200N 求:求:力系向点力系向点O的简化的简化结果,并求力系合力的结果,并求力系合力的大小及其作用线与原点大小及其作用线与原点O的距离的距离dF1Fy2001100F21x311280F3FO四、四、力系简化计算力系简化计算 例例2-5-1
6、第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化=-437.6(N)解:解:例例2-5-1F1Fy2001100F21x311280F3FO(1)力力系系向向O点点简简化化的主矢和主矩的主矢和主矩:=-161.6(N)第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化解:解:(1)力系向力系向O点点简化的主矢和主矩简化的主矢和主矩:F1Fy2001100F
7、21x311280F3FOFR=466.5(N)xy第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化(2)力系的合力及其力系的合力及其作用线与原点作用线与原点O的距离的距离dFRFR解:解:(1)力系向力系向O点点简化的主矢和主矩简化的主矢和主矩:FRFR x 第二章第二章 平面力系平面力系2-5-12-5-1平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化平面任意力系向作用面内一点简化第二章第二章 平面力系平面力系2-5-2平面任
8、意力系的平衡条件和平衡方程平面任意力系的平衡条件和平衡方程 上上述述三三个个方方程程表表达达了了平平面面任任意意力力系系的的平平衡衡条条件件,叫叫做做平平衡衡方方程程。三三个个方方程程可可以以求求解解三个未知数三个未知数。解:解:已已知知:梁梁AB重重W=2.5(KN),起起 重重 量量,Q=7.5(KN),L=2.5(m)求:求:A、B处处的约束反力的约束反力FAxFAyFN30。B2.5m2mAQqWxy例例2-5-21、对象:、对象:AB梁梁 2、受力及坐标如图、受力及坐标如图第二章第二章 平面力系平面力系2-5-22-5-2平面任意力系的平衡条件和平衡方程平面任意力系的平衡条件和平衡方
9、程平面任意力系的平衡条件和平衡方程平面任意力系的平衡条件和平衡方程例例2-5-2解:解:3、列平衡方程、列平衡方程-W1.25-Q2+FNcos30 2.5=0FN=5.83(KN)FAx-FNsin30=0FAy-W-Q+FNcos30=0第二章第二章 平面力系平面力系2-5-22-5-2平面任意力系的平衡条件和平衡方程平面任意力系的平衡条件和平衡方程平面任意力系的平衡条件和平衡方程平面任意力系的平衡条件和平衡方程FAxFAyFN30。B2.5m2mAQqWxy一、分布载荷一、分布载荷(1)求合力求合力(2)合力作用线位置:合力作用线位置:平衡方程在应用中的一些问题平衡方程在应用中的一些问题
10、第二章第二章 平面力系平面力系平衡方程在应用中的一些问题平衡方程在应用中的一些问题一、分布载荷一、分布载荷第二章第二章 平面力系平面力系二、平衡方程的其它形式二、平衡方程的其它形式1、平面问题、平面问题一般形式:一般形式:二矩式:二矩式:平衡方程在应用中的一些问题平衡方程在应用中的一些问题第二章第二章 平面力系平面力系二矩式:二矩式:ABx二、平衡方程的其它形式二、平衡方程的其它形式1、平面问题、平面问题平衡方程在应用中的一些问题平衡方程在应用中的一些问题第二章第二章 平面力系平面力系三矩式三矩式:ABC二、平衡方程的其它形式二、平衡方程的其它形式1、平面问题、平面问题平衡方程在应用中的一些问
11、题平衡方程在应用中的一些问题第二章第二章 平面力系平面力系平平面面平平行行力力系系,若若各各力力作作用用线线平平行行于于y轴轴,则则独独立立的的平平衡衡方方程程只只有有2个个F1F2F3F4yxo平衡方程在应用中的一些问题平衡方程在应用中的一些问题第二章第二章 平面力系平面力系三、平面平行力系的平衡方程三、平面平行力系的平衡方程解:解:FR已知:已知:梁梁AB重重q=1kN/m,起重量起重量求:求:A、B处处的约束反力的约束反力FAxFAyFNxy2.5m2mAQqB30。对象:对象:AB梁梁,受力及坐标如图受力及坐标如图例例2-5-3二二矩矩式式平衡方程在应用中的一些问题平衡方程在应用中的一
12、些问题第二章第二章 平面力系平面力系30。BxyFAxFAyFNFR2.5m2mAQqB解:解:对象:对象:AB梁梁,受力及坐标如图受力及坐标如图三三矩矩式式C例例2-5-3平衡方程在应用中的一些问题平衡方程在应用中的一些问题第二章第二章 平面力系平面力系作业:作业:P67:题题2-12,2-14,2-15 求求解解平平衡衡问问题题时时,有有哪哪些些技技巧巧可可以使计算方便?以使计算方便?P62:思考题:思考题2-5至至2-8 第二章第二章 平面力系平面力系2-6物体系的平衡物体系物体系(物系物系):由若干个物体通过适当的约束相互连接由若干个物体通过适当的约束相互连接而组成的系统而组成的系统静
13、定与超静定概念:静定与超静定概念:静定问题:静定问题:未知数的个数未知数的个数 平衡方程个数平衡方程个数超静定问题:超静定问题:未知数的个数未知数的个数 平衡方程个数平衡方程个数ABP超静定超静定ABP第二章第二章 平面力系平面力系静不定度:静不定度:未知数多于方程的个数未知数多于方程的个数WW一次超静定一次超静定2-6物体系的平衡物体系的平衡第二章第二章 平面力系平面力系平面物系时:平面物系时:n n个物体,个物体,3n3n个方程,可解个方程,可解3n3n个未知数个未知数未:未:24+124+1方:方:3333静定静定P2P1P2P1未未25-25-方方33=133=1一次超静定一次超静定静
14、不定度:静不定度:未知数多于方程的个数未知数多于方程的个数2-6物体系的平衡物体系的平衡第二章第二章 平面力系平面力系例例2-6-12-6-1已知:已知:复合梁如图复合梁如图求:求:A,CA,C反力反力解:解:方方:32=6:32=6 未:未:3+2+1=63+2+1=6静定静定BC:MB(Fi)=0:Q=2qa,Q1=qa-Q1 a/2+m+NC2a=0NC=-qa/42-6物体系的平衡物体系的平衡第二章第二章 平面力系平面力系BC:MB(Fi)=0:FNC=-qa/4整体:整体:MA(Fi)=0:m mA A-pa-pa-Q3a+m+FQ3a+m+FNCNC5a=05a=0m mA A=2
15、9qa=29qa2 2/4/4FFixix=0:=0:F FAxAx=0=0FFiyiy=0:=0:F FAyAy-P-Q+N-P-Q+NC C=0=0F FAyAy=13qa/4=13qa/4例例2-6-12-6-12-6物体系的平衡物体系的平衡解:解:第二章第二章 平面力系平面力系已知:已知:结构如图,结构如图,轮半径轮半径r=a/2.r=a/2.求:求:A A、C C 反力。反力。方方:33=9:33=9 未:未:24+1=924+1=9静定静定2a2aCABPaaD例例2-6-22-6-22-6物体系的平衡物体系的平衡解:解:CABPDFAYFAXFCYFCX第二章第二章 平面力系平面
16、力系解:解:2a2aCABPaaDFAYFAXFCYFCXCBPDFCYFCXTFBYFBXT P BCBC带轮:带轮:-P a+a+FCY2a=0 2a=0 mmB B=0=0:FCY=P/2=P/2例例2-6-22-6-22-6物体系的平衡物体系的平衡整体整体:-P(3a+a/2)+P(3a+a/2)+FCY4a+4a+FCXa=0a=0mmA A=0:=0:FCX=3P/2=3P/2FAX+FCX=0=0FFixix=0:=0:FAX=-=-FCX=-3P/2=-3P/2FFiyiy=0:=0:FAY+FCY-P=0-P=0FAY=P/2=P/2第二章第二章 平面力系平面力系解:解:方方
17、:32=6:32=6 未:未:22+2=622+2=6静定静定已已知知:水水平平力力P P1 1=P=P2 2=P=P,ABAB、CDCD二二相相同同均均质质杆杆,各各重重Q Q。EGEG、FHFH二二杆杆不不计重。计重。求:求:A A、D D 反力。反力。DHGFEbP1a/3a/3a/3AP2a/2a/2BCFDYFDXFAYFAX例例2-6-32-6-32-6物体系的平衡物体系的平衡第二章第二章 平面力系平面力系解:解:FDXP2FDYFAYFAXP1HGFEABCDQQ-P1a-Qb+b+P2a/2+FDYb=0 b=0 MMA A=0:=0:FDY=Q+Pa/2b+Pa/2bMMD
18、D=0:=0:FAY=Q-Pa/2b=Q-Pa/2b Qb-Pa-Qb-Pa-FAYb+b+P2a/2=0整体整体:2-6物体系的平衡物体系的平衡FDXFDYQF2F1DCP2O CD:F FDYDYb/2+Fb/2+FDXDXa/2-a/2-Qb/2=0 Qb/2=0 MMO O=0:=0:F FDXDX=-P/2=-P/2P P1 1-P-P2 2+F+FAXAX+F+FDXDX=0=0FFixix=0:=0:F FAXAX=P/2=P/2整体整体:第二章第二章 平面力系平面力系解:解:方方:33=9:33=9 未:未:23+2=823+2=8静定静定已已知知:C C、D D、O O三三处
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