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本節(jié)內(nèi)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(nèi),既不全都匯交于一點(diǎn),又不全都平行,這樣的力系稱為平面任意力系。它是工程實(shí)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(jù)。

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

  對平面匯交力系f1'、f2'……fn',可進(jìn)一步合成為一個(gè)力:

'=f1'+f2'+……+fn'=σf'=σf

 ?。?span lang=en-us>'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?yàn)樗荒艽嬖ο档娜孔饔眯?yīng),只體現(xiàn)了原力系對物體的移動(dòng)效應(yīng)。其作用點(diǎn)在簡化中心o,大小、方向可用解析法計(jì)算:

1x+2x……nxσx

1y+2y+……+ny=σy

    對于附加力偶系,可進(jìn)一步合成為一個(gè)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(shù)和。

    綜上所述,平面任意力系向平面內(nèi)任一點(diǎn)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(diǎn)在簡化中心上,其大小、方向與簡化中心無關(guān);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(shù)和,其值一般與簡化中心的位置有關(guān)。

 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(jié)果為一個(gè)主矢 r和一個(gè)主矩m。當(dāng)物體平衡時(shí),主矢和主矩必須同時(shí)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(gè)平衡條件是互相獨(dú)立的,對于一個(gè)研究對象可以求解三個(gè)未知力,且最多求解三個(gè)未知力

應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的支座反力。

解: 一個(gè)研究對象最多有三個(gè)平衡條件,因此研究對象上最多只能有三個(gè)未知力。注意到bc桿有三個(gè)未知力,而ab 桿未知力超過三個(gè),所以應(yīng)先取bc 桿為計(jì)算對象,然后再取ab 桿為計(jì)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(jì)算簡圖

00-08-1

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

2)簡圖與實(shí)際的偏差:并非理想鉸接; 并非理想直桿;并非只有結(jié)點(diǎn)荷載;

2、結(jié)點(diǎn)法

    取隔離體時(shí),每個(gè)隔離體只包含一個(gè)結(jié)點(diǎn)的方法.

    隔離體上的力是平面匯交力系,只有兩個(gè)獨(dú)立的平衡方程可以利用,一般應(yīng)先截取只包含兩個(gè)未知軸力桿件的結(jié)點(diǎn)。

零桿:軸力為零的桿

:試指出零桿

3、截面法

有些情況下,用結(jié)點(diǎn)法求解不方便,:

截面法:隔離體包含不少于兩個(gè)結(jié)點(diǎn)。隔離體上的力是一個(gè)平面任意力系,可列出三個(gè)獨(dú)立的平衡方程。取隔離體時(shí)一般切斷的未知軸力的桿件不多余三根

例題:求1、2、3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(jié)點(diǎn)法與截面法的聯(lián)合應(yīng)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(gè)物體在另一個(gè)物體表面有相對運(yùn)動(dòng)(或者相對運(yùn)動(dòng)趨勢)時(shí),在兩個(gè)物體的接觸面會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動(dòng)(或者相對運(yùn)動(dòng)趨勢)的力這種力叫做摩擦力。

1、靜滑動(dòng)摩擦力

定義

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

狀態(tài)

圖3-1

1)靜止:

2)臨界:(將滑未滑)

 


f s靜滑動(dòng)摩擦系數(shù))

2、摩擦角與自鎖現(xiàn)象

摩擦角

當(dāng)摩擦力達(dá)到最大值       時(shí)其全反力與法線的夾角      叫做摩擦角。 

計(jì)算

 

 

 

 

 

 

 


自鎖

   1)定義

當(dāng)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(nèi)變化,此時(shí)可以認(rèn)為物體自己把自己卡緊,無論外力多大都不會(huì)松開,這種現(xiàn)象稱為自鎖。

      2)自鎖條件

 

 

 

 

 

 


當(dāng)        時(shí),永遠(yuǎn)平衡(即自鎖)

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