材料秋第三章平面任意力系.ppt
《材料秋第三章平面任意力系.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《材料秋第三章平面任意力系.ppt(98页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1第四章第四章 平面任意力系平面任意力系平面任意力系平面任意力系:各力的作用线在同一平面内,既不汇交为一点又不相互平行的力系叫平面任意力系平面任意力系。例例力系向一点简化力系向一点简化:把未知力系(平面任意力系)变成已知 力系(平面汇交力系和平面力偶系)24-1 4-1 力的平移力的平移 力的平移定理力的平移定理:可以把作用在刚体上点可以把作用在刚体上点A的力的力 平行移到任一平行移到任一 点点B,但必须同时附加一个力偶。这个力偶,但必须同时附加一个力偶。这个力偶 的矩等于原来的力的矩等于原来的力 对新作用点对新作用点B的矩。的矩。证证 力力 力系力系34-2 4-2 平面任意力系向一点简化平
2、面任意力系向一点简化 一般力系(任意力系)一般力系(任意力系)向一点简化向一点简化汇交力系汇交力系+力偶系力偶系 (未知力系)(已知力系)汇交力系 力 ,R(主矢主矢),(作用在简化中心)力 偶 系 力偶,MO(主矩主矩),(作用在该平面上)4 大小大小:主矢主矢 方向方向:简化中心简化中心 (与简化中心位置无关)因主矢等于各力的矢量和(移动效应移动效应)5 大小大小:主矩主矩MO 方向方向:方向规定 +简化中心简化中心:(与简化中心有关)(因主矩等于各力对简化中心取矩的代数和)(转动效应转动效应)固定端(插入端)约束固定端(插入端)约束雨 搭在工程中常见的6固定端(插入端)约束固定端(插入端
3、)约束说明说明 认为认为Fi这群力在同一这群力在同一 平面内平面内;将将Fi向向A点简化得一点简化得一 力和一力偶力和一力偶;RA方向不定可用正交方向不定可用正交 分力分力YA,XA表示表示;YA,XA,MA为固定端为固定端 约束反力约束反力;YA,XA限制物体平动限制物体平动,MA为限制转动。为限制转动。7 =0,MO0 即简化结果为一合力偶,MO=M 此时刚 体等效于只有一个力偶的作用,因为力偶可以在刚体平 面内任意移动,故这时,主矩与简化中心O无关。=0,MO=0,则力系平衡,下节专门讨论。简化结果:主矢 ,主矩 MO,下面分别讨论。二、平面一般力系的简化结果二、平面一般力系的简化结果8
4、 0,MO 0,为最一般的情况。此种情况还可以继续简可以继续简 化为一个合力化为一个合力 。合力合力 的大小等于原力系的主矢的大小等于原力系的主矢合力合力 的作用线位置的作用线位置 0,MO=0,即简化为一个作用于简化中心的合力。这时,简化结果就是合力(这个力系的合力),。9结论结论:平面任意力系的简化结果平面任意力系的简化结果:合力偶合力偶MO;合力合力 ;平衡平衡 由于简化中心是任意选取的,故此式有普遍意义。即:平面任意力系的合力对作用面内任一点之平面任意力系的合力对作用面内任一点之矩等于力系中各力对于同一点之矩的代数和。矩等于力系中各力对于同一点之矩的代数和。合力矩定理合力矩定理:由于主
5、矩而合力对O点的矩合力矩定理10例例1 水平梁AB受按三角形分布的载荷作用。载荷的最大值为q,梁长l,求合力作用 线的位置。xdxalxq/PqAB解解:在梁上距A端为x的微段dx上,作用力的大小为q/dx,其中q/为该处的载荷强度。因此分布载荷的合力的大小为11根据合力矩定理结果说明:合力大小等于三角形线分布载荷的面结果说明:合力大小等于三角形线分布载荷的面积合力作用线通过该三角形的几何中心。积合力作用线通过该三角形的几何中心。xdxalxq/PqAB12例例2 重力坝受力,设P1450 kN,P2=200kN,F1300 kN,F2 70kN。求力系向O点简化的结果以及合力与基线OA的交点
6、到点O的距离x。BP1y3m1.5mP25.7m9m3mF1O3.9mCAF2主矢FR在x、y轴上的投影为:x13主矢的大小为主矢的方向余弦为kN根据主矢投影确定主矢所在象限:-70.840力系对点O的主矩为14(2)合力FR的大小和方向与主矢FR/相同。其作用线位置的x值可根据合力矩定理求得BP1y3m1.5mP25.7m9m3mF1O3.9mCAF215习题习题1已知平面力系各力作用线位置,求该力系合成结果。解:解:1、以、以O点为简化中心建立直角点为简化中心建立直角坐标系坐标系O(-3,2)(2,1)(0,-4)130N500Nm12550N1650N(-3,2)(2,1)(0,-4)1
7、30N500Nm1255、主矢主矩都不为零,该力系最后简化为一个合力FR。FR的大小和方向与主矢量F/R相同,而合力FR与x轴交点坐标为:O174-3 4-3 平面任意力系的平衡条件平面任意力系的平衡条件 所以平面任意力系平衡的充要条件为平面任意力系平衡的充要条件为:力系的主矢力系的主矢 和主矩和主矩 MO 都等于零都等于零,即:由于 =0 为汇交力系平衡 MO=0 为力偶系也平衡18二矩式二矩式条件:条件:x 轴不轴不 AB 连线连线三矩式三矩式条件:条件:A,B,C不在不在 同一直线上同一直线上上式有三个独立方程,只能求出三个未知数。上式有三个独立方程,只能求出三个未知数。一矩式一矩式19
8、 例例3 已知:P,a,求:A、B两点的支座反力?解:选AB梁研究 画受力图(以后注明 解除约束,可把支反 力直接画在整体结构 的原图上)解除约束AB20例例2电葫芦自重电葫芦自重10kN,梁自重梁自重5 kN,求钢索,求钢索BC和铰链和铰链A处的处的约束反力以及钢索受力的最大值。约束反力以及钢索受力的最大值。FAxFAyWPFBABDC600E300ABDExl21 求:求:求:求:钢索钢索钢索钢索BCBC和铰链和铰链和铰链和铰链A A的约束力,的约束力,的约束力,的约束力,钢索受力的最大值钢索受力的最大值钢索受力的最大值钢索受力的最大值例例例例4 4已已已已知知知知起起起起重重重重电电电电
9、动动动动机机机机E E与与与与重重重重物物物物的的的的总总总总重重重重力力力力为为为为P=10kNP=10kN,梁梁梁梁的的的的重重重重力力力力为为为为W=5kNW=5kN。已知角度。已知角度。已知角度。已知角度=30=30。(分析分析分析分析:假若以钢索为研究对象,假若以钢索为研究对象,假若以钢索为研究对象,假若以钢索为研究对象,)FBCFCB222 2受力分析受力分析受力分析受力分析3 3建立平衡方程建立平衡方程建立平衡方程建立平衡方程FBCFAxxyPFWFAy 因因因因为为为为要要要要求求求求电电电电动动动动机机机机处处处处于于于于任任任任意意意意位位位位置置置置时时时时的的的的约约约
10、约束力,所以假设力束力,所以假设力束力,所以假设力束力,所以假设力F FWW作用在坐标为作用在坐标为作用在坐标为作用在坐标为x x处。处。处。处。解:解:解:解:1 1选择研究对象选择研究对象选择研究对象选择研究对象取取取取ABAB研究研究研究研究23 4 4讨论讨论讨论讨论 由由由由结结结结果果果果可可可可以以以以看看看看出出出出,当当当当x xl l,即即即即电电电电动动动动机机机机移移移移动动动动到到到到吊吊吊吊车车车车大大大大梁梁梁梁右右右右端端端端B B B B点点点点处时,钢索所受拉力最大。钢索拉力最大值为处时,钢索所受拉力最大。钢索拉力最大值为处时,钢索所受拉力最大。钢索拉力最大
11、值为处时,钢索所受拉力最大。钢索拉力最大值为 2 2受力分析受力分析受力分析受力分析3 3建立平衡方程建立平衡方程建立平衡方程建立平衡方程 解:解:解:解:1 1选择研究对象选择研究对象选择研究对象选择研究对象FBCFAxxyPFWFAy24FBP2yx习题习题2求A、B支座反力P1FAxP1P25m1.5m3.5mBACBAFAy25例例5试求A处的约束反力。F=ql,M=ql2.AC2lMFAyFAx1、分布荷载简化、分布荷载简化后投影、取矩;后投影、取矩;注意:注意:2、力偶投影方程、力偶投影方程中为零,力矩方中为零,力矩方程中等于自身力程中等于自身力偶矩偶矩ABqFMA2qlMF26解
12、题步骤与技巧解题步骤与技巧 解题步骤解题步骤 解题技巧解题技巧 选研究对象选研究对象 选坐标轴最好是未知力选坐标轴最好是未知力 投影轴;投影轴;画受力图(受力分析)画受力图(受力分析)取矩点最好选在未知力的交叉点上;取矩点最好选在未知力的交叉点上;选坐标、取矩点、列选坐标、取矩点、列 充分发挥二力杆的直观性;充分发挥二力杆的直观性;平衡方程。平衡方程。解方程求出未知数解方程求出未知数 灵活使用合力矩定理。灵活使用合力矩定理。注意问题注意问题 力偶在坐标轴上投影不存在;力偶在坐标轴上投影不存在;力偶矩力偶矩M=常数,它与坐标轴与取矩点的选择无关。常数,它与坐标轴与取矩点的选择无关。均布荷载要先分
13、解再简化均布荷载要先分解再简化作业:4-1C,4-227ABCDEF例例6忽略杆重,边长为忽略杆重,边长为a的平板重的平板重P,求三杆对平板约束力。求三杆对平板约束力。PMPMFAFBFC28yxMF1FAx习题习题3 自重为P=100kN的T字形刚架置于铅垂面内。其中M=20kNm,F400 kN,q20kN,试求固定端A的约束反力,解:解:线性分布荷载可用一集中力F1等效替代作用于三角形分布载荷的几何中心按图示坐标,列平衡方程ABFMqDAB1m1m3mPMAPFFAy60029yxMF1FAxABMAPFAyF60030设有F1,F2 Fn 各平行力系,平衡的充要条件为 主矢 =0 主矩
14、MO=0 平面平行力系平面平行力系:各力的作用线在同一平面内且相互平行的力系叫。实质上是各力在x 轴上的投影恒等于零,即 恒成立 ,所以只有两个独立方程,只能求解两个独立的未知数。31所以 平面平行力系的平衡方程为:二矩式二矩式 一矩式一矩式32平面平行力系的平衡方程也可用两矩式表示,即其中:其中:A、B两点的连线两点的连线必须不与各力线平行必须不与各力线平行习题习题4 已知:塔式起重机 P=700kN,W=200kN(最大起重量),尺寸如图。求:保证满载和空载时不致翻倒,平衡块Q=?当Q=180kN时,求满载时轨道A、B给起重机轮子的反力?33限制条件限制条件:解得解得解解:首先考虑满载时,
15、起首先考虑满载时,起重机不向右翻倒的最小重机不向右翻倒的最小Q为:为:空载时,空载时,W=0由限制条件限制条件为:解得解得因此保证空、满载均不倒因此保证空、满载均不倒Q应满足如下关系应满足如下关系:34求当求当Q=180kN,满载,满载W=200kN时,时,NA,NB为多少为多少 由平面平行力系的平衡方程可得:由平面平行力系的平衡方程可得:解得:解得:35ABCDEGH工程中的实例工程中的实例36 05年年9月月8日下午日下午2点点06分,朝阳区某工地的塔吊在起吊一些预制板分,朝阳区某工地的塔吊在起吊一些预制板构件时,第一根钢绳突然被绷断,紧接着吊臂开始变形,并向西南方向倒构件时,第一根钢绳突
16、然被绷断,紧接着吊臂开始变形,并向西南方向倒下来,但无人员伤亡。下来,但无人员伤亡。37习题习题4 已知:P=20kN,m=16kNm,q=20kN/m,a=0.8m 求:A、B的支反力。解:研究AB梁解得:38例例 外力外力:外界物体作用于系统上的力叫外力。内力内力:系统内部各物体之间的相互作用力叫内力。4-4 4-4 刚体刚体系的平衡系的平衡一、刚体系一、刚体系:由若干个刚体通过约束所组成的系统。39二、刚体系的平衡问题二、刚体系的平衡问题刚体系平衡刚体系平衡 系统中每个刚体平衡系统中每个刚体平衡 整体平衡与局部平衡的概念整体平衡与局部平衡的概念整体平衡与局部平衡的概念整体平衡与局部平衡的
17、概念 研究对象有多种选择研究对象有多种选择研究对象有多种选择研究对象有多种选择 根根根根据据据据约约约约束束束束的的的的性性性性质质质质确确确确定定定定约约约约束束束束力力力力,注注注注意意意意作作作作用用用用力力力力与与与与反反反反作作作作用用用用力力力力的关系的关系的关系的关系 刚体系统的平衡问题的特点与解法刚体系统的平衡问题的特点与解法刚体系统的平衡问题的特点与解法刚体系统的平衡问题的特点与解法 对刚体系统作受力分析时、要分清内力和外力对刚体系统作受力分析时、要分清内力和外力对刚体系统作受力分析时、要分清内力和外力对刚体系统作受力分析时、要分清内力和外力 40例例7 已知:OA=R,AB
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料 第三 平面 任意 力系
限制150内