建筑力学：平面一般力系

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,平面一般力系,力的平移定理,：,可以把作用在刚体上点,A,的力 平行移到任一,点,B,，但必须同时附加一个力偶。这个力偶,的矩等于原来的力 对新作用点,B,的矩。,证 力,力系,41 力的平移定理,42 平面一般力系向作用面内任一点,A,3,O,A,2,A,1,F,1,F,3,F,2,l,1,O,l,2,l,3,L,O,O,=,=,应用力线平移定理，可将刚体上平面任意力系中各个力的作用线全部平行移到作用面内某一给定点,O,。从而这力系被分解为平面共点力系和平面力偶系。这种变换的方法称为力系向给定点,O,的简化。点,O,称为简化中心。,一、力系向给定点,O,的简化,共点力系,F,1,、,F,2,、,F,3,的合成结果为一作用点在点,O,的力,R,。这个力矢,R,称为原平面任意力系的主矢。,附加力偶系的合成结果是作用在同平面内的力偶，这力偶的矩用LO 代表，称为原平面任意力系对简化中心 O 的主矩。,结论：,平面任意力系向面内任一点的简化结果，是一个作用在简化中心的主矢；和一个对简化中心的主矩。,推广：,平面任意力系对简化中心,O,的简化结果,主矩：,主矢：,方向余弦：,2、主矩,L,o,可由下式计算：,主矢、主矩的求法：,1、主矢可接力多边形规则作图求得，或用解析,法计算。,=,=,L,O,O,O,R,L,o,A,O,R,L,o,A,1、,R,=0，而,L,O,0，原力系合成为力偶。这时力系主矩,L,O,不随简化中心位置而变。,2、,L,O,=0，而,R,0，原力系合成为一个力。作用于点,O,的力,R,就是原力系的合力。,3、,R,0，,L,O,0，原力系简化成一个力偶和一个作用于点,O,的力。这时力系也可合成为一个力。,说明如下：,二、平面一般力系简化结果的讨论,综上所述，可见：,4、,R,=,0,，而,L,O,=,0,，原力系平衡。,、平面任意力系若不平衡，则当主矢主矩均不为零时，则该力系可以合成为一个力。,、平面任意力系若不平衡，则当主矢为零而主矩不为零时，则该力系可以合成为一个力偶。,平面任意力系的合力对作用面内任一点的矩，等于这个力系中的各个力对同一点的矩的代数和。,三、平面一般力系的合力矩定理,y,x,O,x,y,A,B,F,1,F,2,F,3,F,4,O,A,B,C,x,y,2m,3m,30,60,例题,在长方形平板的,O、A、B、C,点上分别作用着有四个力：,F,1,=1kN，,F,2,=2kN，,F,3,=,F,4,=3kN（如图），试求以上四个力构成的力系对点,O,的简化结果，以及该力系的最后的合成结果。,解：,取坐标系,Oxy,。,1、求向,O,点简化结果：,求主矢,R,：,R,O,A,B,C,x,y,F,1,F,2,F,3,F,4,O,A,B,C,x,y,2m,3m,30,60,求主矩,：,（2）、求合成结果：合成为一个合力,R,，,R,的大小、方向与,R,相同。其作用线与,O,点的垂直距离为：,R,/,O,A,B,C,x,y,L,o,R,d,F,1,F,2,F,3,F,4,O,A,B,C,x,y,2m,3m,30,60,平衡方程其他形式：,A、B,的连线不和,x,轴相垂直。,A、B、C,三点不共线。,平面任意力系平衡的充要条件：,力系的主矢等于零，又力系对任一点的主矩也等于零。,平衡方程：,43 平面一般力系的平衡条件及其应用,解：,1、取伸臂,AB,为研究对象,2、受力分析如图,y,T,P,Q,E,Q,D,x,B,A,E,C,D,F,Ay,F,Ax,a,c,b,B,F,A,C,Q,D,Q,E,l,例题,伸臂式起重机如图所示，匀质伸臂,AB,重,P,=2200N，吊车,D、E,连同吊起重物各重,Q,D,=,Q,E,=4000N。有关尺寸为：,l,=4.3m，,a,=1.5m，,b,=0.9m，,c,=0.15m,=25。试求铰链,A,对臂,AB,的水平和垂直反力，以及拉索,BF,的拉力。,3、选列平衡方程：,4、联立求解，,可得：,T,=12456 N,F,Ax,=11290 N,F,Ay,=4936 N,y,T,P,Q,E,Q,D,x,B,A,E,C,D,F,Ay,F,Ax,解：,1、取梁,AB,为研究对象。,2、受力分析如图，其中,Q,=,q,.,AB,=1003=300N；作用在,AB,的中点,C,。,B,A,D,Q,N,Ay,N,Ax,N,D,C,M,y,x,B,A,D,1m,q,2m,M,例题,梁,AB,上受到一个均布载荷和一个力偶作用，已知载荷集度,q,=100N/m，力偶矩大小M=500 Nm。长度,AB,=3m，,DB,=1m。求活动铰支,D,和固定铰支,A,的反力。,3、列平衡方程：,4、联立求解：,N,D,=475 N,N,Ax,=0,N,Ay,=-175 N,B,A,D,Q,N,Ay,N,Ax,N,D,C,M,y,x,且,A、B,的连线不平行于力系中各力。,由此可见，在一个刚体受平面平行力系作用而平衡的问题中，利用平衡方程只能求解二个未知量。,平面平行力系平衡的充要条件：,力系中各力的代数和等于零，以这些力对任一点的矩的代数和也等于零。,平面平行力系的平衡方程：,平面平行力系的平衡,