上海大学建筑力学第一章.ppt

1 第一章构件静力分析基础 刘鹏上海大学管理学院 2 1 1静力分析的基本概念1 1 1力的概念 1 定义力是物体间的相互机械作用 这种机械作用使物体的运动状态或形状尺寸发生改变 力使物体的运动状态发生改变称为力的外效应 力使物体形状尺寸发生改变称为力的内效应2 力的三要素及表示方法力对物体的效应 外效应和内效应 取决于力的大小 方向和作用点 这三者被称为力的三要素 3 力是一个既有大小又有方向的物理量 称为力矢量如图1 1 1所示 力的国际单位为 牛顿 N 图1 1 1 4 3 力系与等效力系力系等效力系合力分力力的合成力的分解4 平衡与平衡力系平衡平衡力系 5 1 1 2刚体的概念 刚体 是指在外力作用下 大小和形状保持不变的物体 6 1 2静力学公理 公理1二力平衡公理作用在刚体上的两个力 使刚体保持平衡的必要和充分条件是 这两个力大小相等 方向相反 且作用在同一条直线上 7 公理2加减平衡力系公理在已知力系上加上或者减去任意平衡力系 并不改变原力系对刚体的作用 8 推论1力的可传性原理作用在刚体上某点的力 可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点 并不改变该力对刚体的作用效应 如图1 2 1所示的小车 在A点作用力F和在B点作用力F对小车的作用效果是相同的 9 公理3力的平行四边形公理 10 11 12 公理4作用与反作用公理 两物体间的作用力与反作用力总是同时存在 且大小相等 方向相反 沿同一条直线 分别作用在这两个物体上 13 14 推论2三力平衡汇交原理 作用在刚体上三个相互平衡的力 若其中两个力的作用线汇交于一点 则第三个力的作用线通过汇交点 15 1 3约束和约束反力 1 3 1约束和约束反力的概念1 3 2约束的基本类型 16 1 3 1约束和约束反力的概念 自由体非自由体约束约束反力 17 1 3 2约束的基本类型 柔性约束光滑面约束光滑铰链约束固定端约束 18 1 柔性约束 19 2 光滑面约束 法向反力 20 21 3 光滑铰链约束 22 23 24 4 固定端约束 25 1 4受力图 研究对象分离体受力图 26 1 4受力图 画受力图的具体步骤如下 1 明确研究对象 画出分离体 2 在分离体上画出全部主动力 3 在分离体上画出全部约束反力 27 1 4受力图 如图所示为一三铰拱桥 由左 右两半拱铰接而成 设半拱自重不计 在半拱AB上作用有载荷F 试画出左半拱片AB的受力图 28 1 4受力图 注意以下事项 1 首先必须明确研究对象 并画出分离体 分离体的形状和方位须和原物体保持一致 2 在分离体上要画出全部主动力和约束反力 不能多画也不能少画 在画约束反力时 必须严格按照约束性质画出 不能随意取舍 3 画物体受力图时 必须注意作用力与反作用力的关系 4 画受力图时 要注意应用二力平衡公理 三力汇交原理 5 在画物体系统受力图时 内力不能画出 29 例1 重量为W的球置于光滑的斜面上 并用绳系住 如图所示 试画出圆球的受力图 30 例2 如图所示 杆件支承于一方槽内 支承面为光滑的 试画出杆件的受力图 31 例3 如图所示为一管道支架 其自重为W 迎风面所受的风力简化成沿架高均匀分布的线荷载 其集度为q 支架上还受有由于管道受到风压而传来的集中荷载P 以及由于管道重量而造成的铅垂压力W1和W2 试画出支架的受力图 32 33 例4 如图所示水平杆AB用斜杆BC支撑 两杆在B处用饺链联接 它的另一端由固定饺支座与墙联接 已知杆AB受一铅垂的力P的作用 若忽略杆的自重 试分析斜杆的受力情况