理论力学课件 物体受力分析及受力图
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理论力学物体受力分析 PPT
理论力学物体受力分析
§1-3 物体的受力分析和受力图
一、受力分析
解决力学问题时，首先，要选定需要进行研究的 物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类 型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过 程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力有两大类： （1）主动力：如重力，风力，气体压力等已知力。 （2）被动力：即约束力。 分布力
（1）试分别画出各杆、各滑 轮、销钉B以及整个系统的 受力图；
（2）画出销钉B与滑轮1一起 的受力图；
（3）画出杆AB 、滑轮1、2， 钢绳和重物作为一个系统时 的受力图。
§1-3 物体的受力分析和受力图
解：
D
A K
C
1. 杆BD（B处为没有销钉的 孔）的受力图。
B1
FDB
D
E
2
B
FBD
G
§1-3 物体的受力分析和受力图
§1-3 物体的受力分析和受力图
4. 轮1(B处为没有销钉的孔)的受力图
5. 轮2的受力图
F B1y F K
B
1
F B1x
F1
FB
F 1
2
F2
§1-3 物体的受力分析和受力图
6. 销钉B 的受力图
A
D
A K
C
FA
B 1 F K
E
2
G
F Cy
FDB
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FCx C
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F By
B
B
1
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F B D
F 1
F B 1 x
2
F2
F B1y
FBD
F B y
B
§1-3 物体的受力分析和受力图
一、受力分析
解决力学问题时，首先，要选定需要进行研究的 物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类 型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过 程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力有两大类： （1）主动力：如重力，风力，气体压力等已知力。 （2）被动力：即约束力。 分布力
（1）试分别画出各杆、各滑 轮、销钉B以及整个系统的 受力图；
（2）画出销钉B与滑轮1一起 的受力图；
（3）画出杆AB 、滑轮1、2， 钢绳和重物作为一个系统时 的受力图。
§1-3 物体的受力分析和受力图
解：
D
A K
C
1. 杆BD（B处为没有销钉的 孔）的受力图。
B1
FDB
D
E
2
B
FBD
G
§1-3 物体的受力分析和受力图
§1-3 物体的受力分析和受力图
4. 轮1(B处为没有销钉的孔)的受力图
5. 轮2的受力图
F B1y F K
B
1
F B1x
F1
FB
F 1
2
F2
§1-3 物体的受力分析和受力图
6. 销钉B 的受力图
A
D
A K
C
FA
B 1 F K
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2
G
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FDB
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D
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F1
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F B1y
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F B y
B
理论力学基础受力分析_图文
B
A
A
FAx
FB
FAy
B
B FB
第三节 物体的受力分析和受力图
画受力图的步骤:
1、检查是否含有二力构件，如果有首先分析二力构件 ;2、确定研究对象，画出分离体的图形; 3、画出主动力； 4、如果有已经画好受力图的分离体，则将其对本分离
体的作用力按照作用力反作用力公理画出；
5、余下约束按照其特点画出。
q F
q F
A
FAX
B
A
B
FAy
RB
例题四
如图所示的三铰刚架ABCD,自重不计。分别 画出 AC、BC、和刚架整体的受力图。
F C
D
A
F D
RC
CC R/C
二力杆
B A RA AC
B
RB BC
例题四
F C
D
A
E
FC
D
A
整体
RA
内力：系统内各个物体之间的作用力。
外力：系统外其它物体对系统内物体
的作用力。
D RD
P
例题七
A
B
C
D
AC
F/CX
P CD
FAX A FAy
B
RB
C F/Cy FCX
C FCy P
D RD
A
FAX
B
C
D
FAy
RB
RD
例题七
解二： A
B RA
A
RA A
P
D
C
O
AC
RC
P
B
CC
CD
D
I RC RB
RD
P
D
B
第三章 物体受力分析及受力图
第三章物体的受力分析及受力图§ 3.1 载荷荷载分类：（1）按作用时间的久暂恒载（dead load）：固定载荷，长期作用于结构上的不变荷载，其大小、方向、作用位置是不变的。
例如结构的自重、安装在结构上的设备重量等；活载（live load）：建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载。
例如吊车荷载、结构上的人群、风、雪等荷载。
（2）按荷载的作用范围集中荷载（concentrated load）：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。
分布荷载（distributed load）：分布作用在一定面积或长度上的荷载，如风、雪、自重等荷载。
（3）按荷载作用的性质静荷载（static load）：大小、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢，不使结构产生显著的加速度。
例如结构自重、楼面活载等；动荷载（dynamic load）：随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用或消失的荷载，使结构产生显著的加速度。
注意：车辆荷载、风荷载和地震荷载通常在设计中简化为静力荷载，但在特殊情况下要按动力荷载考虑。
（4）按荷载位置的变化固定荷载（fixed load ）：作用位置固定不变的荷载，例如风、雪、结构自重等。
移动荷载（travelling load）：可以在结构上自由移动的荷载，例如吊车梁上的吊车荷载、公路桥梁上的汽车荷载就是移动荷载。
常见分布载荷合力作用位置§3.2 工程常见约束与约束力自由物体——空间运动不受任何限制的物体，如飞机、导弹、航天器受约束物体——空间运动受到限制的物体，如汽轮机、车轮。
工程中大部分研究对象都是非自由体，约束（constraint ）—— 物体运动过程中所受到的限制。
约束的作用一方面限制物体运动，另一方面表现为约束力。
约束力(reactions)——约束对物体的反作用力，又称约束反力。
是一种被动力，其大小不能预先确定，方向总是与约束力所能阻止的运动方向相反。
主动力-----主动地施加于物体，改变其运动状态的力称为主动力。
工程力学——1-5物体的受力分析和受力图
整体受力图如图（e）所示
提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分 梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？
第十四页，编辑于星期三：三点 五十分。
[例7] 画出下列各构件的受力图
O
C
E
D
Q
A
B
第十五页，编辑于星期三：三点 五十分。
O
C
E
D
Q
A
B
第十六页，编辑于星期三：三点 五十分。
O
C
第十一页，编辑于星期三：三点 五十分。
例6
不计自重的梯子放在光滑水 平地面上，画出梯子、梯子 左右两部分与整个系统受力 图。图(a)
解： 绳子受力图如图（b）所示
第十二页，编辑于星期三：三点 五十分。
梯子左边部分受力图 如图（c）所示
梯子右边部分受力图 如图（d）所示
第十三页，编辑于星期三：三点 五十分。
7 、正确判断二力构件。
第二十三页，编辑于星期三：三点 五十分。
• 匀质小球重W，用绳索系住，并靠在光滑的斜 面上，如图1.21(a)所示，试画出小球的受力图。
图1.21
第二十四页，编辑于星期三：三点 五十分。
• 【例1.2】简支梁AB的A端为固定铰支座，B端 为可动铰支座，梁在中点C受到主动力P的作用， 如图1.22(a)所示。梁的自重不计，试画出梁AB 的受力图。
E
D
Q
A
B
第十七页，编辑于星期三：三点 五十分。
[例8] 画出下列各构件的受力图
说明：三力平衡必汇交 当三力平行时，在无限 远处汇交，它是一种特 殊情况。
第十八页，编辑于星期三：三点 五十分。
[例9] 尖点问题
应去掉约束
理论力学课件 受力分析与受力图、第三章
5、球铰链
约束结构: 由一物体的球部嵌入另一物体的球窝构成。
约束特性: 允许物体绕球心转动,不能沿半径移动。
约束反力: 通过球心,方向不能预先确定,通常用三个正交分力F x，F y，F z来表示。
人造髋关节
二力杆工程实例
固定端约束除了加约束力，还要加上约束力偶。
运动学角度：固定端既限制线位移，又限制角位移，如果只有约束力，则构件将转动。
必须有约束力偶才行。
力系简化角度：固定端所受的力是一个复杂的平面任意力系，力系向端部某点简化的结果是一力和一力偶。
CD是不是二力
杆？
2.3 受力分析与受力图
刚化原理：若变形体在某一力系作用下处于平衡，则将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。
只有刚化原理没有软化原理。
1. 右拱BC 的受力图。
C
B
解：
F C
F B
2. 左拱AC 的受力图。
A C
F
F Ax C F
F Ay。
物体的受力及其分析PPT课件
作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一 点，而不改变该力对刚体的效应。
因此，作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为：大小， 方向，作用线
11
第11页/共109页
公理三 力的平行四边形公理
作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力 也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构 成的平行四边形的对角线来表示。
举例说明：灯、 桌子、 支架等。
约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。
举例说明：
约束力：约束对非自由体的作用力．
35
第35页/共109页
约束力特点： ①大小常常是未知的； ②方向总是与约束限制的物体的运动方向相反； ③作用点在物体与约束相接触的那一点。
N1
G
G
N2
36
第36页/共109页
二、约束类型和确定约束力方向的方法
R F1 F2
12
第12页/共109页
公理四 作用与反作用公理 两物体间相互作用的力总是大小相等、方向 相反，沿同一直线分别作用在该两物体上。
[例] 吊灯
13
第13页/共109页
三、力在坐标轴上的投影
1.投影的概念
定义： 力在轴上投影为代数量 大小计算： Fx=Fcosα Fy=Fsinα α为力F与x轴所成锐角
1 Kgf = 9.8 N
4
第4页/共109页
(5)力的两种形式
集中力（载荷） 分布力（载荷）
5
第5页/共109页
1）集中载荷：接触面积很小，忽略成一点。 注意：实际并不存在，只是简化的理想模型。
汽车通过轮胎作用在桥面上的力
6
第6页/共109页
2）分布载荷：连续分布在较大面积或体积上的载荷
因此，作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为：大小， 方向，作用线
11
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公理三 力的平行四边形公理
作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力 也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构 成的平行四边形的对角线来表示。
举例说明：灯、 桌子、 支架等。
约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。
举例说明：
约束力：约束对非自由体的作用力．
35
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约束力特点： ①大小常常是未知的； ②方向总是与约束限制的物体的运动方向相反； ③作用点在物体与约束相接触的那一点。
N1
G
G
N2
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二、约束类型和确定约束力方向的方法
R F1 F2
12
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公理四 作用与反作用公理 两物体间相互作用的力总是大小相等、方向 相反，沿同一直线分别作用在该两物体上。
[例] 吊灯
13
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三、力在坐标轴上的投影
1.投影的概念
定义： 力在轴上投影为代数量 大小计算： Fx=Fcosα Fy=Fsinα α为力F与x轴所成锐角
1 Kgf = 9.8 N
4
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(5)力的两种形式
集中力（载荷） 分布力（载荷）
5
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1）集中载荷：接触面积很小，忽略成一点。 注意：实际并不存在，只是简化的理想模型。
汽车通过轮胎作用在桥面上的力
6
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2）分布载荷：连续分布在较大面积或体积上的载荷
理论力学物体受力分析讲课文档
解：1. 杆 DEG（含销钉E）
A
O
的受力图。
D
E
F By
D
E FE
F
B
F Bx
G
FD
3. 杆 ADB 的受力图。
F A x
A
2. 杆 AEC 的受力图。
F Ay
A
F Ax
F A y
D
E
F
G
F Cy C FCx
第20页，共33页。
F D F B y
B
F Bx
F Cy
F E C FCx
§1-3 物体的受力分析和受力图
例1- 7*
D
A K
C
E
B1 2 G
（1）试分别画出各杆、各滑轮、 销钉B以及整个系统的受力图 ；
（2）画出销钉B与滑轮1一起的
受力图；
（3）画出杆AB 、滑轮1、2，钢 绳和重物作为一个系统时的 受力图。
第21页，共33页。
§1-3 物体的受力分析和受力图
解：
D
A K
C
E
1. 杆BD（B处为没有销钉的孔 ）的受力图。
第6页，共33页。
FND
杆AB画法一
F TB
B
F N D
F Ay
D
A F Ax
杆AB画法二
E
F TB
B
F N D
FA
D
A
§1-3 物体的受力分析和受力图
例1-3
q A
C
如图所示，水平梁AB用斜杆CD
支撑，A、C、D三处均为光滑铰链连接
D
B
G。杆2的匀CD电质的动梁自机A重B且，重有请分分，布别其G 载画1上荷出放q：一(N重/m为)。如不计
物体受力分析及受力图幻灯片课件
临床表现
3. 关节症状：约1/3患儿出现膝、踝、 肘、腕等关节肿痛，活动受限. 成一过性 ，多在数日内消失，不遗留关节畸形。
临床表现
4. 肾脏表现：国内报道约30%~60%的患 儿出现肾脏损害。 • 常在紫癜后2~4周内出现，也可出现在 紫癜消失后或疾病的静止期。 • 症状轻重不一,临床上可分为6级。 • 大多数患儿多能完全恢复，约１－２% 发展为慢性肾炎，0.1－0.2 %发生肾功能 不全。
治疗
1.一般治疗 1）积极寻找和去除致病因素，如控制感染，避免接
触过敏原，急性期卧床休息。 2）补充维生素C，以改善血管脆性。 3)有荨麻疹或血管神经性水肿时，应用抗组胺药物
和钙剂。 4)腹痛时应用解痉剂，消化道出血时应禁食，可静
滴西咪替丁每日20--40mg/kg。
治疗
2.糖皮质激素和免疫抑制剂 激素在急性期对腹痛和关节痛可予缓解，但
B
NE
G2
ND G1
(c)
NH NE
FT
ND
G2 G1
B (d)
AFAy
FAx N′H
FT
B
NE
AFAy FAx
(e)
注意作用力与反作用力关系。 还要注意，部分受力图中反力必须与整体受力图一致。 未解除约束处的系统内力，不画出。
三、练习
F
A B
c
RC
C
RA
A
RBC
B
RBA
B
四、物体系统的受力分析 分析物体系统的受力时，除了要分析组成系统的单个物体的受 力，还要分析系统整体受力。分析系统整体受力时。以系统为 研究对象，只画外力，不画内力。且系统在某处受力和单个构 件在该处受力完全一致。 例
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2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
皮带约束
方向沿着轮缘的切线方向
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
2 光滑接触面约束
光滑指不计摩擦
约束力特点： 约束反力通过接触点，方向沿公法线，恒为压力。
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
光滑表面上的圆柱
2012年3月6日 Tuesday
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
作业题
习题 3-1（b, c, f, g, h, i, j, k） 3-2（b, c）
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
练习
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
例题7
图示钢制圆轴有两个皮带轮A和B，两轮的直径D=0.5m，自重 不计，画出轴的受力图。
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
光滑圆柱铰链
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
铰约束
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
2） 固定铰支座约束
将中间铰链中的一个物 体固定在不动的支撑平 面上，形成的装置为固 定铰支座.
2012年3月6日 Tuesday
（2） 按荷载的作用范围
集中荷载：荷载的作用面积相对于总面积是微小的。 分布荷载：分布作用在一定面积或长度上的荷载，如风、雪、自重等荷载。
（3） 按荷载作用的性质
静力荷载：大小、方向和位置不随时间变化或变化极其缓慢，不使结构产生 显著的加速度。例如结构自重、楼面活载等； 动力荷载：随时间迅速变化或在短暂时间内突然作用或消失的荷载，使结构 产生显著的加速度。
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
3、根据研究对象分清内、外力。受力图上只画外力， 不画内力 一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有 可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分 内力，就成为新研究对象的外力。 无特殊说明，不计杆重。 4、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致， 相互协调，不能相互矛盾，注意作用力与反作用力。 若某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局 部或单个物体的受力图上要与之保持一致。
• 二力杆可承受拉力和压力 • 二力杆内力处处相等
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
二力杆约束
C B FB
FC
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
6 球铰链
球铰链（球铰）
球铰是一种的空间连接铰，它有两个部件组成，球与 球壳。该铰只允许两部件绕公共的球心相对转动。 约束力通常用三个正交的分力表示 Fy Fz Fx
注意：车辆荷载、风荷载和地震荷载通常在设计中简化为静力荷载，但在特殊情 况下要按动力荷载考虑。
（4） 按荷载位置的变化
固定荷载：作用位置固定不变的荷载，例如风、雪、结构自重等。 移动荷载：可以在结构上自由移动的荷载，例如吊车梁上的吊车荷载、公路 桥梁上的汽车荷载就是移动荷载。
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
大桥
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
3）可动铰支座
可在起支撑表面上移动
约束特点： 约束力沿支撑表面的法线，作用线过铰链中心
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
可动铰支座
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
辊轴约束的一些形式
2012年3月6日 Tuesday
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
例题3-1
重为P的混凝土圆管，放在光滑的斜面上，并在A用绳索拉住 ，如图a所示，试画出混凝土圆管的受力图。
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
例题：判断对错
对图(a)中的AB杆受力分析，(b)、(c)图哪个是正确的？
2012年3月6日 Tuesday
作用在物体上的力有： 主动力：各种已知力，如重力，风力，气体压力等。 被动力： 各种约束反力，按约束的性质定。 受力分析：去之以物，代之以力
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
画物体受力图步骤：
1 确定研究对象，取分离体； 整体或局部 2 先画上主动力； 一切照画，不要改变。 3 再画出约束反力。 按约束的性质确定约束力。
理论力学CAI
例题5
画出下列各构件的受力图 注意二力杆
方法1
方法2
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
画受力图应注意的问题
1、不要漏画力 一般情况下，物体之间通过接触产生相互作用力，要 分清研究对象都与周围哪些物体相接触，接触处必有 力，力的方向由约束类型而定。 2、不要画错力 约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不 能凭直观或根据主动力的方向来简单推想。
理论力学CAI
齿轮啮合
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
3 光滑圆柱铰链约束
1）中间铰链约束
如图，将两个物体穿成直径相同的圆孔，再用直径略小的圆柱 体（称销子）将两个物体连接上，形成的装置称中间铰链。
约束力特点： 约束力作用点在接触点，作用线垂直于轴线并通过 轴心，但方向不能确定，通常用正交分力Fx、Fy来 表示铰链约束力 。
理论力学CAI
受力分析（光滑面约束）
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
例题3-2 Байду номын сангаас断二力杆
水平梁AB在A端用铰链固定，B端用斜杆BC支撑，斜杆在两端B和C处 P2 P1 均采用铰链连接，梁上放一电动机。设梁重 ，电动机重 杆重量不计。试分别画出杆BC和梁AB的受力图。
注意判断二力杆
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
7 轴承约束
向心轴承
两个方向约束力
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
向心轴承
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
止推轴承
三个方向约束力
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
§ 3.3 物体的受力分析与受力图
解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究 对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的 受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
理论力学CAI
常见分布载荷
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
§3.2 工程常见约束与约束力
自由物体——空间运动不受任何限制的物体，如飞机、导弹、航天器 受约束物体——空间运动受到限制的物体，如汽轮机、车轮。 工程中大部分研究对象都是非自由体， 约束（constraint ）—— 物体运动过程中所受到的限制。 约束的作用表现为约束力。 约束力——约束对物体的作用力。约束力是一种被动力，其大小 不能预先确定，方向总是与约束力所能阻止的运动方向相反。 主动力-----那些主动地作用于物体，改变其运动状态的力称为主动力。 主动力的大小和方向通常是预先给定的，其变化规律是空间和时间的确 定数。如重力，
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
例题3-3
水平梁AB受均匀分布的荷载q(N/m)的作用，梁的A端为固定铰支座，B 端为滚动铰支座，试画出梁AB的受力图。
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
例题3-4
分析图示的结构中各杆受力，不计重力。
注意各种铰约束，判断二力杆
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
在理论力学中，将物体所受约束理想化，即保留主要性质、忽略次要因素，得到 几种工程中常见的约束及约束力。
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
起吊装置
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
1 柔索约束
由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束。 约束力特点： 恒为拉力，它们的约束反力是作用在接触点， 方向沿绳索背离物体。
第三章
物体的受力分析及受力图
2012年3月6日 Tuesday
理论力学CAI
§ 3.1 载荷
荷载分类：
（1） 按作用时间的久暂
恒载：长期作用于结构上的不变荷载，其大小、方向、作用位置是不变的。 例如结构的自重 、安装在结构上的设备重量等； 活载：建筑物在施工和使用期间可能存在的可变荷载。例如吊车荷载、结构 上的人群、风、雪等荷载。
例题
画出下列各构件的受力图
圆柱O
杆AB
2012年3月6日 Tuesday 理论力学CAI
例题4
画出下列各构件的受力图
整体受力图
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杆DC为二力杆
杆AC受力图
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受力分析（注意固定端约束）
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4 固定端约束
将物体的一端完全固定在另一个物体上就形成了固定端约束 平面固定端约束力
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路灯杆
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固定端约束简化
燕尾槽
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5 二力杆约束
不计杆重，又没有其它主动力作的刚性杆件，这种只在铰 点受两个力而处于平衡的构件称为二力构件，简称二力杆 刚体在二力作用下平衡的充要条件是： 此二力必等值、反向、共线 。