空间力系的简化.PPT

二、力系进一步简化的各种可能结果 特例：平面任意力系的简化 主矢： 二、光滑面约束 （1） 球铰 （2）平面柱铰 四、辊轴支座 例：简支梁 五、二力杆（链杆）约束 第三节 物体系统的受力分析 1. 取研究对象 ２．照画主动力 ３．按约束性质画约束力； ４．满足公理条件，按公理及推论简化力。 例4：作水管支架受力图 ［AC杆］ ［整体］ 例6：支架由杆ＡＢ，ＣＤ，ＡＯ组成，ＡＢ杆内光滑槽作用Ｅ点销钉，作各杆受力图。 ［CD］ ［AO］ 例7：A、B处是固定支座，C处为铰链，ABC处是三铰拱结构，作各杆受力图。 (3) 光滑接触面约束 y x FN 未知量：3个 约束对被约束物体的约束力就分布在整个接触面上，其每一个分布力都与接触面垂直，且指向被约束物体，形成一个空间平行力系。 合成的结果必定是一个合力，这个合力指向被约束物体，是一个压力 A 未知量个数：3 三、光滑铰链约束 约束力分布在一部分球面上，分布力均通过球心，构成一空间汇交力系系，可简化为一个通过球心的合力 球铰的约束力 的大小与方向均未知，通常用沿直角 坐标分解的三个分量： F a 表示为两个互相垂直的未知力，其指向可以假定 销钉 o A B o Foy Fox A 约束力的大小和方向都随主动力而改变 未知量：2 个 约束力分布在一部分圆弧上，且均通过销钉中心，构成位于销钉中心截面上的平面汇交力系，可简化为一个通过销钉中心的合力 FAy FAx A A 当形成平面柱铰中的一个带圆孔部件与基础或静止的结构物固连，就成为铰链支座，也称固定铰支座 受力特征不变 未知量：2 个 （3）径向轴承 z y x A A 约束特征与平面柱铰相同，即约束力应在与轴线（轴y）垂直的平面内，通过圆轴中心。 未知量：2 个 两个分量来表示 同样可以用 （4）止推轴承 在径向轴承的基础上，如能限制轴承沿轴线方向离开轴承的运动，就构成止推轴承。 在径向轴承的受力基础上，再加上一个指向轴的压力。 A A A A A A 未知量：3 个 A A ` A 在铰链支座的下部，安装若干刚性滚子，构成辊轴支座，也可称为可动铰支座 由于辊轴支座沿滚动方向无约束功能，约束力只能沿支承平面的法线方向，形成平面平行力系，可简化为一个通过铰链中心的合力 未知量：1 个 ` FB FA FA FB 二力杆 二力杆（链杆）：两端各以铰链与不同物体分别连接而且自重 不计的直杆。 作用点：铰链处 未知量：1个 二力构件 F A B 链杆只能限制物体沿杆中心线方向的运动。根据二力平衡公理，杆两端的约束力必定为大小相等、方向相反、沿杆的轴线 六、固定端约束 固定端约束：约束与被约束物体两者彼此固接，形成一体，称为固定端约束或插入端约束。 （1）空间固定端 当构件与约束完全成为一体时，被约束物体的空间位置被约束物体完全固定而没有任何相对的移动和转动的可能。 由于插入部分每一点受到大小、方向均不同的力，所以构成空间任意力系。在固定端的约束范围内任选一点（一般选表面的中点）作为简化中心，得到作用在此点上的一个力（主矢）与一个力偶矩（主矩），或用六个分量表示 未知量：6个 （2）平面固定端约束 A B B A 未知量：3个 由于插入部分只有三个端平面，所以约束力就分布在这三个面上，形成平面任意力系。 受力分析：分析物体所受的所有主动力和约束力 受力分析步骤： 分离体：将物体系统中某个物体解除所受约束从系统中分离出来。 受力图：画出受力分析对象上所有的主动力和约束力称为该物 体的受力图 Ｅ P Ｂ Ｃ Ｄ Ａ ［水管］ ＦCB ＦAx ＦAy P ＦND ＦA ＦBC 三力汇交 ＦA E 例5：画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图 FT1 FT2 W A B C D 1、研究滑轮 2、研究CD杆 A B C 3、研究AB杆 4、研究整体 W A B C D FT1 FT2 W FT2 C B A 研究整体时，不画物体间的内力 ［AB］ F FE FCx FCy FOx FOy FBx FBy FAx FAy ｀ F 0 Ｃ Ｅ Ｂ Ａ Ｄ B C A F C [CA] A F FAy FAx B C FCB FBC [CB] * * J5力螺旋FLY J5力螺旋GZ J！柔索约束 J1光滑接触面q J1光滑接触面CL1 3球铰约束 3铰链约束反力 3固定铰链支座 J1向心轴