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本節內容提示:

一、平面任意力系

二、靜定平面桁架

三、摩擦

一、平面任意力系

力系中,各力的作用線都處于同一平面內,既不全都匯交于一點,又不全都平行,這樣的力系稱為平面任意力系。它是工程實際中最常見的一種力系。平面任意力系的簡化以力的平移定理為依據。

1、力的平移定理

    力的平移定理可用 下圖予以解釋。

2、平面任意力系簡化方法

設剛體上作用著平面任意力系f1、f2……fn。在力系所在平面內任選一點o作為簡化中心,并根據力的平移定理將力系中各力均平移到o點,同時附加相應的力偶

  對平面匯交力系f1'、f2'……fn',可進一步合成為一個力:

'=f1'+f2'+……+fn'=σf'=σf

  r'稱為原力系的主矢量,簡稱主矢。它等于原力系中各分力的矢量和,但并不是原力系的合力,因為它不能代替原力系的全部作用效應,只體現了原力系對物體的移動效應。其作用點在簡化中心o,大小、方向可用解析法計算:

1x+2x……nxσx

1y+2y+……+ny=σy

    對于附加力偶系,可進一步合成為一個合力偶,其力偶矩:

m1m2+……+mn                 

稱為原力系的主矩。它等于原力系中各力對簡化中心之矩的代數和。

    綜上所述,平面任意力系向平面內任一點簡化,可得一力和一力偶,該力稱為原力系的主矢量,它等于原力系中各力的矢量和,作用點在簡化中心上,其大小、方向與簡化中心無關;該力偶的矩稱為原力系的主矩,它等于原力系中各力對簡化中心之矩的代數和,其值一般與簡化中心的位置有關。

 3平面任意力系的解析平衡條件

    平面任意力系的一般簡化結果為一個主矢 r和一個主矩m。當物體平衡時,主矢和主矩必須同時為零。平面任意力系下的解析平衡條件為:

∑x=0;  ∑y=0;  ∑m=0

    這三個平衡條件是互相獨立的,對于一個研究對象可以求解三個未知力,且最多求解三個未知力

應用平衡條件求解未知力的步驟為:

  1、確定研究對象,畫受力圖;

  2、由平衡條件建立平衡方程;

  3、由平衡方程求解未知力。

1   已知 q = 2kn/m ,求圖示結構a支座的反力。

解:取ab 桿為研究對象畫受力圖。

由 ∑x = 0 

由 ∑y = 0 

 

由 ∑y = 0 

 

求圖示結構的支座反力。

解: 一個研究對象最多有三個平衡條件,因此研究對象上最多只能有三個未知力。注意到bc桿有三個未知力,而ab 桿未知力超過三個,所以應先取bc 桿為計算對象,然后再取ab 桿為計算對象。

bc桿:

∑x = 0 

∑mb = 0 

 

∑y = 0 

 

ab桿:

x = 0 

ma = 0 

 

y = 0 

 


二、靜定平面桁架

1、概述

桁架的計算簡圖

00-08-1

1)桁架----直桿鉸接體系.荷載只在結點作用,所有桿均為只有軸力的二力桿 .

2)簡圖與實際的偏差:并非理想鉸接; 并非理想直桿;并非只有結點荷載;

2、結點法

    取隔離體時,每個隔離體只包含一個結點的方法.

    隔離體上的力是平面匯交力系,只有兩個獨立的平衡方程可以利用,一般應先截取只包含兩個未知軸力桿件的結點。

零桿:軸力為零的桿

:試指出零桿

3、截面法

有些情況下,用結點法求解不方便,:

截面法:隔離體包含不少于兩個結點。隔離體上的力是一個平面任意力系,可列出三個獨立的平衡方程。取隔離體時一般切斷的未知軸力的桿件不多余三根

例題:求123桿軸力。

: 1.求支座反力

2.1-1截面,取右部作隔離體

 

 

 


(3).2-2截面,取左部作隔離體

 

 


4、結點法與截面法的聯合應用

三、摩擦

引入——生活中無處不在的摩擦力

新底新胎

什么是摩擦力?

一個物體在另一個物體表面有相對運動(或者相對運動趨勢)時,在兩個物體的接觸面會產生一種阻礙相對運動(或者相對運動趨勢)的力這種力叫做摩擦力。

1、靜滑動摩擦力

定義

相互接觸的兩物體之間有相對滑動的趨勢,但尚保持相對靜止時,彼此作用著阻礙相對滑動的阻力,這種摩擦稱為靜摩擦,相應的阻力稱為靜滑動摩擦力,簡稱靜摩擦力。

狀態

圖3-1

1)靜止:

2)臨界:(將滑未滑)

 


f s靜滑動摩擦系數)

2、摩擦角與自鎖現象

摩擦角

當摩擦力達到最大值       時其全反力與法線的夾角      叫做摩擦角 

計算

 

 

 

 

 

 

 


自鎖

   1)定義

當物體依靠接觸面間的相互作用的摩擦力與正壓力的合力(即全反力)作用線在靜摩擦角范圍內變化,此時可以認為物體自己把自己卡緊,無論外力多大都不會松開,這種現象稱為自鎖

      2)自鎖條件

 

 

 

 

 

 


        時,永遠平衡(即自鎖)