《建筑力学》 李前程 第二章 物体受力分析

物体受力分析
错在哪里？
错在哪里？
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小 1.约束与约束力 2.结构计算简图 3.受力图
结
受力分析方法 —— 其要领是选择合适的研究对象，正确
分析约束和约束力，画出受力图。受力分析过程中要区分内力和 外力，正确应用作用与反作用定律。
注意: 内力不出现在受力图中!
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作
业
2-2(a) 2-3(b) 2-6
单跨梁
多跨梁
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第二节 二、平面杆系结构的分类
2.拱
结构计算简图
：一般由曲构成
三绞拱
无绞拱
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第二节 二、平面杆系结构的分类
2.拱
结构计算简图
：一般由曲构成
密苏里州圣路易斯拱形门
中国古代赵州桥
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第二节 二、平面杆系结构的分类
3.刚架
结构计算简图
—— 由梁和柱组成的结构
排架 又称
铰结刚架
或 单层刚架 多层刚架 铰结排架
建
筑
力
学
（2）
主讲单位： 力学教研室
1
第二章
结构计算简图· 物体受力分析
第一节
第二节
约束与约束力
结构计算简图
第三节
物体受力分析
2
第一节 一、几个概念
约束与约束力
物体可分为两类——自由体和非自由体。 自由体——可以自由位移,不受任何其他物体的限制。 非自由体——组成结构的各单独部分。 约束 —— 限制非自由体位移的其他物体。 约束力 —— 约束对非自由体的作用力。
绞结点 刚结点 组合结点
绞结点上的铰链称为全绞
（c） 组合结点上的铰链称为半绞
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第二节 一、结构计算简图
3. 计算简图示例
结构计算简图
结构的计算简图用结构的轮廓草图表示，不需精确画图。
例如画出单层厂房结构的计算见图
简化
简化
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第二节 二、平面杆系结构的分类
1.梁
结构计算简图
——由受弯杆件构成,杆件轴线一般为直线。
W
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第三节 例题3: 解:
物体受力分析
取杆AB 为研究对象。 F
EF为柔绳约束,约束力为FTE
A为光滑面约束，公法线 垂直于地面，约束力为FNA。 D为光滑面约束，公 A B
FTE
E
C
D
W
FND
法线垂直于直杆表面,
约束力为FND FNA
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第三节 例题4: 解:
物体受力分析
画出多跨梁 ACD 中 AC 和 CD 部分及整体的受力图。 取整体为研究对象。 FAx
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第一节 二、常见的几种约束
约束与约束力
例题1：分析图示结构各组成部分，有二力杆吗？
5.链杆约束
BC是二力杆
构件AD
构件BC 铰链
固定铰支座
A
链杆可以作支座，性质如滚动铰支座。 FAy
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第一节 二、常见的几种约束
6.固定端约束（固定支座）
约束与约束力
——固定端的约束力是两个相互垂直的分力FA x 、FA y 和一个力偶 M A 。
选定合适的研究对象，确定分离体；
画出所有作用在分离体上的主动力 （一般皆为已知力）； 在分离体的所有约束处，根据约束的性质画出约束力。
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第三节 例题3:
物体受力分析
F
重为 W 的直杆AB 搁在台阶上 , 与地面上 A 、D 两点接触 ，在E点 应绳索 E F 与墙壁相连。如图所示 , 略去摩擦。试作直杆的受力图。 E A C D B
约束与约束力
工程上常见的简支梁 —— 由固定铰支座和滚动铰支座固定在地面上
F
A B
FAx
FAy
FBy
9
第一节 二、常见的几种约束
5.链杆约束
约束与约束力
链杆（又称二力杆）是两端用光滑铰链与其 他物体连接,不计自重且中间不受力作用的杆件。
B AFNA A源自BFNB FN A
链杆对它所约束的物体的约束力必定沿着两铰链中心的连线作用在物体上。
1. 支座简化示例
简化 A
固定支座 固定铰支座
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第二节 一、结构计算简图
2. 结点简化示例
结构计算简图
结点 —— 结构中构件的结点。
常见的三种结点形式： 铰结点、刚结点、组合结点
（1）铰结点—— 铰结点上的各杆件用铰链相连接。
（2）刚结点—— 刚结点上的各杆件刚性连接。 （3）组合结点—— 结点处一些杆件用铰链连接，另一些杆件刚性连接。
FBx
B D MA A FAx FAy FAy
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FDx
FDy 作用与反作用力
MA A
FAx
第三节 例题5: 解:(4)
D
物体受力分析 取轮 C为研究对象。
FT
FBy
FCx C FCy
FT
FBx
B D MA A FAx FAy MA A FAx FAy
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FDx
FDy 作用与反作用力
第三节 指出以下受力图中的错误
注意：约束力的方向总是与它所限制的位移方向相反。
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第一节 二、常见的几种约束 1. 柔索约束
A
约束与约束力
FT
W FTA FTB
柔索约束由软绳、链条等构成。
约束力特点:只能是拉力，不能是压力 。
W
4
第一节 二、常见的几种约束 2. 光滑面约束
约束与约束力
—— 两物体光滑的接触，即它们之间的摩擦力可以忽略。
解：
一、几个概念： 1.物体系统——若干构件通过某种连接方式组成机构或结构, 用以传递运动或承受荷载。 2.分离体——所要研究的物体单独分离出来,画出其简图。 3.内力—— 分离体内各构件之间相互作用的力。
4.外力—— 分离体以外的物体对分离体作用的力。
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第三节 二、受力图
物体受力分析
——分析作用在分离体上的全部主动力和约束力，画出分离体的受力简图。 作图步骤：
F C
FDy
取 CD 为研究对象。 FCx
FCx
A
FAy 取 AC 为研究对象。 FAx
B
FBy
D
F
D
A
FAy FBy
B FCy
C
FCy
C FDy
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第三节
物体受力分析
例题5: 图示系统中,物体K 重W,其他各构件不计自重。分别取 (1)整体;(2) AB 杆;(3)BE 杆;(4)CD 杆、轮C、绳及物体K 所 组成的系统为分离体,作出四个分离体的受力图。 解:(1)取整体为研究对象。 (2)取AB为研究对象。 (3)取BE为研究对象。 FBy
2-7
2-10
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公法线 A
切面
A
FNA
A
C
90°
FNA
FNA
FNB
B
FNC
光滑面的约束力通过接触点，方向沿接触面的公法线并指向被约束的物体。
5
第一节 二、常见的几种约束
约束与约束力
3. 光滑铰链约束 —— 是连接两个构件的常见约束。
B
C
简化
A
铰 光滑铰链的约束一般用两个相互垂直的力表示！
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第一节 二、常见的几种约束 4. 铰支座
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第二节 二、平面杆系结构的分类
结构计算简图
4.桁架 —— 由若干直杆用铰链连接组成的结构
图1
图2
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第二节 二、平面杆系结构的分类
结构计算简图
5.组合结构
—— 由桁架和梁或刚架组合在一起形成的结构, 其中含有组合结点。
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第三节 例题2：
物体受力分析
起吊架由杆件 AB 和 CD 组成,起吊重物的重量为W。 不计杆件自重,作杆件 A B 的受力图。
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第一节 二、常见的几种约束
7. 定向支座
约束与约束力
——允许杆端沿与链杆垂直的方向移动,限制了沿链杆方向的移动,也限制了转动。
定向支座的约束力是一个沿链杆方向的力 FAy 和一个力偶 MA； 注意：力 FAY 和力偶 MA 的方向都是假定的。
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第二节 一、结构计算简图
结构计算简图
—— 一个能代替真实结构且反映结构主要工作特性的简化模型。
约束与约束力
—— 有固定铰支座和滚动铰支座两种。
（1）固定铰支座
构件
简化
销钉 支座
构件
固定铰支座
A 计算简图: A FAy 约束力: A A
或
FAx
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第一节 二、常见的几种约束
（2）滚动铰支座
约束与约束力
构件
构件
简化
滚动铰支座
计算简图: A A 或 A 约束力:
A 或 FAy
A FAy
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第一节 二、常见的几种约束