第二章 刚体静力分析基础

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第二章 刚体静力分析基础

2.静力学公理(1)二力平衡公理(2)加减平衡力系公理(3)力的平行四边形法则(4)作用和反作用定律(5)刚化原理

力的大小、方向和作用点,称为力的三要素。

3.汇交力系的合成汇交力系可合成为一个合力FR,合力等于力系中各力的矢量和,即FR=F1+F2+…+Fn=ΣF

4.力矩的概念及计算(1)力矩的定义平面内力F对点O之矩是力F使物体绕O点转动效应的度量。它等于力的大小F与O点到力作用线的距离d的乘积Fd冠以适当正负号,即

规定力F使物体绕O点逆时针转动时为正,反之为负。

(2)合力矩定理合力对平面内任一点之矩等于各分力对同一点之矩的代数和,即MO(FR)=MO(F1)+MO(F2)+…+MO(Fn)=MO(Fi)

(3)力矩的计算方法1)用定义计算2)用合力矩定理计算

5.力偶的概念及性质(1)力偶的概念两个大小相等、方向相反且不共线的平行力组成的力系称为力偶。

(2)力偶的性质1)力偶对物体只产生转动效应,不产生移动效应。2)任一力偶可以在它的作用面内任意移动,而不改变它对刚体的效应。3)只要保持力偶矩的大小和力偶的转向不变,可以任意改变力偶中力的大小和力偶臂的长短,而不改变力偶对刚体的效应。

6.平面力偶系的合成平面力偶系可合成为一个合力偶,合力偶的矩等于力偶系中各力偶矩的代数和,即M=M1+M2+…+Mn=M

7.约束与约束反力(1)约束与约束反力的概念对于非自由体的某些位移起限制作用的条件(或周围物体)称为约束。约束对被约束物体作用的力称为约束反力(约束力或反力)。约束反力的作用点是约束与物体的接触点,方向与该约束所能够限制物体运动的方向相反。

(2)工程中常见的约束与约束反力

1)柔索柔索的约束反力的方向沿柔索的中心线且背离物体,即为拉力。

2)光滑接触面光滑接触面的约束反力沿接触面在接触点处的公法线,且指向被约束物体,即为压力。

3)光滑铰链(铰链或铰)铰链约束反力作用在垂直于销钉轴线的平面内,通过圆孔中心,方向待定。通常用两个正交分力表示。

4)固定铰支座(铰支座)固定铰支座的约束反力与铰链的情形相同。

5)活动铰支座(辊轴支座)活动铰支座的约束反力垂直于支承面,通过铰链中心,指向待定。

6)定向支座定向支座的约束反力为垂直于支承面的反力和反力偶矩,方向待定。

7)固定端固定端的约束反力为一个方向待定的力和一个转向待定的力偶。

8.结构的计算简图(1)结构计算简图的概念将实际结构抽象为既能反映结构的实际受力和变形特点又便于计算的理想模型芦村特大桥中堂水道主桥箱梁施工方案,称为结构的计算简图。

(2)杆件结构的简化1)杆件的简化结构的简化包括两方面的内容:一个是结构体系的简化,另一个是结构中杆件的简化。结构体系的简化是把有些实际空间整体的结构简化或分解为若干平面结构;杆件则用其轴线表示,直杆简化为直线,曲杆简化为曲线。

2)结点的简化结点简化为铰结点、刚结点或组合结点。3)支座的简化支座简化为固定铰支座、活动铰支座、定向支座或固定端支座。4)荷载的简化荷载简化为集中荷载和分布荷载。

9.受力图的画法及注意点(1)画法1)取隔离体。2)画主动力和约束反力。

(2)注意点1)遵循约束的性质。2)遵循力与力偶的性质。3)只画外力,不画内力。

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