桥梁受力分析精选.ppt
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1、第一篇第一篇静力分析静力分析1整理整理研究内容:研究内容:刚体在各种力系作用下平衡的一般规律刚体在各种力系作用下平衡的一般规律桥梁受有:桥梁受有:自身重力、铁轨压力、桥墩作用力、风载等自身重力、铁轨压力、桥墩作用力、风载等机身受有:机身受有:自身重力、旋翼轴的作用力、空气动力等自身重力、旋翼轴的作用力、空气动力等静力平衡静力平衡2整理整理11静力学的基本概念静力学的基本概念12静力学公理静力学公理13约束与约束反力约束与约束反力14物体的受力分析与受力图物体的受力分析与受力图第一章第一章基本概念与受力分析基本概念与受力分析3整理整理力的单位:力的单位:国际单位制:牛顿国际单位制:牛顿(N)N)
2、1-1 1-1 静力学基本概念静力学基本概念一、力一、力Force的概念的概念1定义:定义:力是物体间的相互机械作用,力是物体间的相互机械作用,这种作用可以改变物这种作用可以改变物体的运动状态。体的运动状态。2.力的效应力的效应:运动效应运动效应(外效应外效应)变形效应变形效应(内效应内效应)。3.力的三要素:大小,方向,作用点力的三要素:大小,方向,作用点AF4整理整理*运动效应运动效应运动效应运动效应或或或或外效应外效应外效应外效应*变形效应变形效应变形效应变形效应或或或或内效应内效应内效应内效应力的作用效应:力的作用效应:5整理整理力系力系SystemofForcesSystemofFo
3、rces:是指作用在物体上的一群力。是指作用在物体上的一群力。平衡力系平衡力系EquilibriumForceSystemEquilibriumForceSystem:物体在力系作用下处于平衡,物体在力系作用下处于平衡,我们称这个力系为平衡力系。我们称这个力系为平衡力系。是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。动的状态。二二.刚体刚体就是在力的作用下,大小和形状都不变的物体。就是在力的作用下,大小和形状都不变的物体。三三.平衡平衡EquilibriumEquilibriumAF6整理整理平衡问题7整理整理8整理整理1-2 1-2 静
4、力学基本公理静力学基本公理公理公理:无须证明而为人们所公认的结论。:无须证明而为人们所公认的结论。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理作用于刚体上的两个力,使刚体平衡的必要与充分条件是:作用于刚体上的两个力,使刚体平衡的必要与充分条件是:这两个力这两个力大小相等大小相等|F1|=|F2|方向相反方向相反F1=F2 作用线共线,作用线共线,作用于同一个物体上。作用于同一个物体上。9整理整理二力体:只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。二力体:只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。二力杆二力杆memberssubjectedtotheactionoftwoforces不是二力构件不是二力构件10整
5、理整理刚化公理刚化公理将变形体看作刚体的条件将变形体看作刚体的条件刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件而刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件而非充分条件非充分条件。11整理整理推论 (力在刚体上的可传性)作用于作用于刚体刚体上的力,其作用点可以沿作用线在该刚上的力,其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动,而不改变它对该刚体的作用体内前后任意移动,而不改变它对该刚体的作用。=F F11=F F22=F=FF FABF FABF F2 2F F1 1F F1 1AB公理公理2 2 加减平衡力系原理加减平衡力系原理12整理整理即,即,合力为原两力的矢量和合力为原两力的矢量和。A 公理3(力平行四边形
6、公理)作用于作用于物体物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力,即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的一个力,即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。的力平行四边形的对角矢来表示。F F1 1F F2 2F FR R矢量表达式:矢量表达式:矢量表达式:矢量表达式:F FR R=F=F1 1+F+F2 213整理整理AF F1 1F F2 2F FR RAF F1 1F F2 2F FR RAF F1 1F F2 2F FR R力三角形法14整理整理FR=F1+F2+Fn=S SFi(i=1,2,n)力多边形法则力多边
7、形法则15整理整理推论(三力汇交定理)当刚体在三个力作用下平衡时,设其中两力的作用线当刚体在三个力作用下平衡时,设其中两力的作用线相交于某点,则第三力的作用线必定也通过这个点。相交于某点,则第三力的作用线必定也通过这个点。F F1 1F FF F2 2A=证明:F F1 1F F2 2F F3 3A3AA2A116整理整理F F3 3F FA=A3F F1 1F F2 2F F3 3A3AA2A1推论(三力汇交定理)当刚体在三个力作用下平衡时,设其中两力的作用线当刚体在三个力作用下平衡时,设其中两力的作用线相交于某点,则第三力的作用线必定也通过这个点。相交于某点,则第三力的作用线必定也通过这个
8、点。证明:17整理整理公理公理4 4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。等值、反向、共线、异体、且同时存在。例例吊灯吊灯18整理整理作用力与反作用作用力与反作用力力定律定律 两物体间的相互作用力两物体间的相互作用力,大小相等,方向相反,作用大小相等,方向相反,作用线沿同一直线。线沿同一直线。此公理阐明了物体间相互作用的关系此公理阐明了物体间相互作用的关系,表明作用力与反作用力成对出现,并分别表明作用力与反作用力成对出现,并分别作用在不同的物体上。作用在不同的物体上。F FR RF FR R 齿齿轮轮啮啮合合力力19整理整理讨论:讨论:在拔河比赛中在拔河
9、比赛中,既然双方的作用力与反作既然双方的作用力与反作用力的大小相等用力的大小相等,应该不可能分出胜负应该不可能分出胜负,实实际上总有一方获胜际上总有一方获胜,这是否违背了这是否违背了作用力作用力与反作用力定律与反作用力定律?20整理整理约束反力:约束反力:约束给被约束物体的力叫约束反力。1-3 1-3 约束约束ConstraintConstraint与约束反力与约束反力ConstraintForceConstraintForce一、概念一、概念自由体自由体FreeBody:位移不受限制的物体叫自由体。非自由体非自由体NonfreeBody:位移受限制的物体叫非自由体。约束:约束:对非自由体的某
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