构件静力分析基础培训课件.ppt

1、第第1 1章章 构件静力分析基础构件静力分析基础 1.1.基本概念（力、刚体）基本概念（力、刚体）2.2.静力学公理静力学公理 3.3.约束和约束反力约束和约束反力 4.4.受力图受力图 3.3.约束和约束反力约束和约束反力（1 1）概念）概念自由体：自由体：在空间可以自由运动，其位移不受任何限制的物体。在空间可以自由运动，其位移不受任何限制的物体。非自由体：非自由体：某些方向的位移受到限制的物体。某些方向的位移受到限制的物体。主动力：主动力：使物体产生运动或有运动趋势的力。使物体产生运动或有运动趋势的力。约束：约束：限制非自由体运动的物体。限制非自由体运动的物体。约束反力约束反力(反力反力)

2、：约束对非自由体的作用。约束对非自由体的作用。反力的作用点：反力的作用点：是约束与非自由体的接触点。是约束与非自由体的接触点。反力的方向：反力的方向：总是与该约束所能限制的运动方向相反。总是与该约束所能限制的运动方向相反。反反力力的的大大小小：总总是是未未知知的的。在在静静力力学学中中可可以以利利用用相相关关平平衡衡条条件件求求出出约约束反力。束反力。3.3.约束和约束反力约束和约束反力（2 2）约束的基本类型）约束的基本类型w柔体约束柔体约束w光滑面约束光滑面约束 w光滑铰链约束光滑铰链约束 w固定端约束固定端约束 3.3.约束和约束反力约束和约束反力柔体约束柔体约束w特点：特点：w柔软易变

3、形，只能承柔软易变形，只能承受拉受拉，不能承受压。柔性，不能承受压。柔性约束只能限制非自由体沿约束只能限制非自由体沿约束伸长方向的运动而不约束伸长方向的运动而不能限制其它方向的运动。能限制其它方向的运动。w约束反力：约束反力：w只能是只能是拉力拉力，作用在，作用在与非自由体的接触点处，与非自由体的接触点处，作用线沿柔索背离非自由作用线沿柔索背离非自由体。体。皮带传动皮带传动3.3.约束和约束反力约束和约束反力光滑面约束光滑面约束w特点特点：w无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承受压受压而不能承受拉，只能而不能承受拉，只能限制物体沿接触面法线方向的

4、运动限制物体沿接触面法线方向的运动而而不能限制物体沿接触面切线方向的运动。不能限制物体沿接触面切线方向的运动。w约束反力：约束反力：w垂直于接触处的公切面，而指向非自由体。垂直于接触处的公切面，而指向非自由体。光滑接触面约束光滑接触面约束3.3.约束和约束反力约束和约束反力光滑铰链约束光滑铰链约束 w特点：特点：w两两非非自自由由体体相相互互联联接接后后，接接触触处处的的摩摩擦擦忽忽略略不不计计，只只能能限限制制两两非非自自由由体体的的相相对对移移动动，而而不不能能限限制制两两非非自自由由体体的的相相对对转转动动的的约约束束，包包括括中中间间铰铰链链约约束束、固固定定铰铰链链约约束束和和活动铰

5、支座活动铰支座三种类型。三种类型。w约束反力：约束反力：w通通过过铰铰链链中中心心，大大小小、方方向向均均未未确确定定。一一般般用用一一对对通通过过铰铰链链中中心心，大大小小未未知知的的正正交交分分力力来来表表示示。但但其其中中二二力构件、活动铰支座的反力方向是可以确定的。力构件、活动铰支座的反力方向是可以确定的。3.3.约束和约束反力约束和约束反力 中间铰链约束：中间铰链约束：约束力特点：作用线通过销钉中心，垂直于销钉轴线，约束力特点：作用线通过销钉中心，垂直于销钉轴线，方向不定。方向不定。3.3.约束和约束反力约束和约束反力 固定铰链约束：固定铰链约束：约束力特点：与中间铰相同。约束力特点

6、：与中间铰相同。3.3.约束和约束反力约束和约束反力 活动铰支座：活动铰支座：约束力通过销钉中心，垂直于支承面，指向不定。约束力通过销钉中心，垂直于支承面，指向不定。3.3.约束和约束反力约束和约束反力固定端约束：固定端约束：w特点：特点：w一一杆杆插插入入固固定定面面的的力力学学模模型型，如如车车刀刀与与工工件件分分别别夹夹持持在刀架和卡盘上，都是固定不动的在刀架和卡盘上，都是固定不动的。w约束反力：约束反力：w固固定定端端既既限限制制了了非非自自由由体体的的垂垂直直与与水水平平移移动动，又又限限制制了了非非自自由由体体的的转转动动，故故此此在在平平面面问问题题中中，可可将将固固定定端端约约

7、束束的约束反力简化为一组正交的约束反力与一个约束力偶。的约束反力简化为一组正交的约束反力与一个约束力偶。4.4.受力图受力图 恰恰当当地地选选取取研研究究对对象象，正正确确地地画画出出构构件件的的受受力力图图是是解解决决力力学学问问题题的的关关键。键。画受力图的具体步骤如下：画受力图的具体步骤如下：1.1.明确研究对象，画出分离体；明确研究对象，画出分离体；2.2.在分离体上画出全部主动力；在分离体上画出全部主动力；3.3.在分离体上画出全部约束反力。在分离体上画出全部约束反力。4.4.受力图受力图例例 1-1 1-1 一一重重为为G G的的球球体体C C，用用绳绳子子BABA系系在在光光滑滑

8、的的铅垂墙壁上，试画出球体铅垂墙壁上，试画出球体C C的受力图。的受力图。GADBCGDBFTFNC 4.4.受力图受力图例例1-2 1-2 如如图图所所示示三三铰铰拱拱桥桥，由由左左、右右两两半半拱拱铰铰接接而而成成。设设各各拱拱自自重重不不计计，在在半半拱拱ABAB上上作作用用有有载载荷荷F F，试试画画出出左左半半拱拱片片ABAB、右右半半拱拱BCBC和和整整体体的的受受力图。力图。4.4.受力图受力图w解：解：1）选取右半拱）选取右半拱BC为研究对象，画出受力图为研究对象，画出受力图 w2）选取左半拱）选取左半拱AC为研究对象，画出受力图为研究对象，画出受力图 左半拱左半拱AC受力图受

9、力图 另一画法另一画法3)取整体为研究对象，画出受力图取整体为研究对象，画出受力图4.4.受力图受力图 例例1-31-3 如图曲柄冲压机工作简如图曲柄冲压机工作简图，皮带轮重为图，皮带轮重为G G，冲头，冲头C C及及连杆连杆BCBC的重量忽略不计，冲的重量忽略不计，冲头头C C所受工作阻力为所受工作阻力为Q Q。试画。试画出带轮出带轮A A、连杆、连杆BCBC、冲头、冲头C C和和整个系统的受力图。整个系统的受力图。解：解：（1）先取冲头为研究对象）先取冲头为研究对象（2）画出研究对象分离体）画出研究对象分离体（3）画出全部主动力）画出全部主动力（4）画出全部约束反力）画出全部约束反力连杆受力图连杆受力图取连杆为对象取连杆为对象画出受力图：画出受力图：二力杆二力杆带轮受力图带轮受力图取带轮为对象取带轮为对象 画出受力图：画出受力图：画出整体受力图画出整体受力图 取整体为对象取整体为对象BCAGABWFWBGABCAFNMFNMMMGCGCFFAXFAY例题例题1-4 1-4 画出下图杆画出下图杆ABAB和球的受力图和球的受力图