物体受力分析及受力图

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理论力学第一章物体的受力分析

理论力学Mechanics of Theory 长沙理工大学土建学院文海霞2022年2月22日星期二理论力学：研究物体机械运动的一般规律。

由静力学、运动学和动力学三大篇章构成。

其研究对象是刚体，是刚体力学。

静力学:研究物体受力的分析方法、力系的简化、以及力系的平衡问题。

第1章物体的受力分析第2章力系的简化第4章摩擦的平衡问题第3章力系的平衡★★1-1 静力学基本概念及公理1-2 约束与约束力1-3 物体的受力分析图第一章物体的受力分析★1-1 静力学基本概念及公理1-1-1静力学基本概念1-1-2静力学公理1.平衡若物体相对于地面保持静止或匀速直线运动，称物体处于平衡（惯性状态）。

平衡是机械运动的一种特殊状态。

2.刚体在力的作用下其内部任意两点之间的距离保持不变的物体，称为刚体。

刚体是静力学理想化的力学模型。

3.力1）力的定义：物体与物体之间的相互作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。

4）力的单位：N 或kN ; kgf.3）力是矢量。

2）力的三要素：力的大小、方向和作用点。

1 kgf=9.8N 。

5）力的分类：⎩⎨⎧约束力主动力)a )⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧)()(力的作用面积较大分布力力的作用面积很小集中力 C ⎩⎨⎧外力内力)b F (黑体)或)(F F v6）力的效应：内效应和外效应；即变形效应和运动效应。

4.力系力系是指作用在物体上的一群力。

5.等效力系若两力系对同一物体的作用效果相同，称这两力系互为等效力系。

6.平衡力系若物体在某力系作用下保持平衡，称此力系为平衡力系。

7.合力若某力系与一个力等效，称此力为该力系的合力。

8.力偶由两个大小相等、方向相反且不共线的平行力组成的力系，称为力偶。

101-1-2 静力学公理经长期实践与反复验证的真理。

通向公理，无逻辑之路，全靠人的直觉与经验。

公理一(力的法则)力的多边形法则: R i =∑F F 效应:汇交力系、任何物体(刚体、变形体)力系简化规则适应:1F 2F 1n -F nF R F O O 1F 2F 1n -F n F 21F F F +=R R F 1F 2F O效应:适应:不计重力，确定B ，C 两点受力方位。

受力分析(共17张PPT)

（3）对画出的受力图进行检验，防止“添力”、“漏力”。
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注意事项：飞鸥网
• ①是物体的受力分析，而不是物体的施力分析，不要把研究对象的受力与其它物体的受力混淆
• ②在分析各力的过程中，要找到它的施力物体，没有施力物体的力是不存在的，这样可以防止漏力和添力
• ③受力分析的依据：力的产生条件和物体的运动状态。
§3__4 受力分析
✓受力分析的重要性
受力分析不但在研究物体平衡时是必须的，而且也是学习整个力学的基础知识，它也贯穿整
个高中物理学习之中。因此受力分析是极为重要
的。是解决力学问题的关键。
1、什么叫受力分析？
分析物体受到哪些力的作用，并用带箭头的直线来表示所受的力称为受力分析
隔离法：将研究对象从周围的物体中隔离出来，
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轻放到转动的传送带上
N
f0
G
N
f0
G
加速下滑
轻放到转动的传送带上
T
T
N
N
N
f
f
G
G
光滑
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N1
光滑
N2
f G
T
G
N1 N2
f
G 粗糙
画出下图中光滑斜面上被一挡板挡住的静止钢球的受力示意图。
F1
F1
F1
F2
F2
T
N
G
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T
N
G
T
N
G
N1
C
N2
B
A
G
分析A、B两个小球的受力情况静止
A 静止
受力分析不但在研究物体平衡时是必须的，而且也是学习整个力学的基础知识，它也贯穿整个高中物理学习之中。

建筑力学受力分析-PPT

约束反力的方向必与该约束所能够阻碍的位移方向相反，大
小通常是未知的。
大家好
5
工程中常见的几类约束
1. 具有光滑接触表面的约束
● 约束特征：
只限制物体沿公法线趋向于支承面方向的运动
齿轮传动
凸轮传动
大家好
6
● 反力特征：方位：沿接触处的共法线指向：指向物体（物体受压）
FNC
FNB
C
A B
FNA
物体的受力分析
确定物体受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方向。
主动力与被动力
主动力：促使物体运动或有运动趋势的力，其大小和方向都已知。如重力、水压力等。
被动力：由主动力引起并随其变化的力，其大小和方向都不知。如约束反力。
受力图——施力物体对研究对象的所有作用力的简图。
大家好
29
例题1
A
C
B
（3）力的作用点。
F
F0
可用一矢量表示F F = F F0
（定位矢量或固定矢量）
力的单位
N（大牛家好顿）、kN（千牛） 4
§2-1 约束和约束反力
自由体 —— 位移不受限制的物体。非自由体 —— 位移受到限制的物体。
★ 约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。
★ 约束反力
约束对非自由体施加的力——约束反力
建筑力学
第二章结构计算简图物体受力分析
大家好
1
§2-0 刚体和力的概念
1. 刚体的概念
在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。
刚体是抽象化的力学模型
基础力学I研究的物体都是刚体刚体力学
静力学——刚体静力学

工程力学(材料力学)2-2工程力学-静力学知识物体受力分析

C FCy CD P
D RD
A FAX
FAy
B RBC 整体D RD例qA
B
C
P D
q
q
P
A
B
C F/CxFCX
FAy
RB AC
F/Cy q
C FCy CD P
D RD
A FAX
FAy
B RB
C 整体
D RD
例P
C
A
B
C
C
NC
NA A
P
C NC NC*
NC* NB
P C C
B
NC NA
NC NB
（1）选铰C为研究对象；（2）取分离体画受力图，如图所示；（3）列平衡方程为
X 0 FAC cos 45 FBC cos 45 0
Y 0 P FAC sin 45 FBC sin 45 0
（4）解平衡方程，得
FAC
FBC
P 2sin 450
15 2
2
kN
工程力学-静力学知识
物体的受力分析和受力图
静力学研究物体受力平衡的规律；静力学包含物体受力分析、力系简化和力系平衡
条件；
1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图。 2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系。
物体受力分析步骤
P B
F
FAy A FAx
FBy P
FCy
FCx C FCy
C
B FBx
C FCx FC （附销钉）
Q
Q FDy
FC
C
FBx B F FBy
FDy D FDx

(完整版)受力分析画图大全,推荐文档

一重、二弹、三摩擦、再其它。

初学者对物体进行受力分析时，往往不是“少力”就是“多力”，因此在进行受力分析时应注意以下几点：(1)只分析研究对象所受的力，不分析(2)每分析一个力，都应找到施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在．这是防止“多力”的有效措施之一。

检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体，特别是检查一下分析的结果，能否使对象与题目所给的运动状态(静止或加速)相一致，否则，必然发生了多力或漏力现象．(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力。

(4)只分析根据力的性质命名的力（如重力、弹力、摩擦力），不分析根据效果命名的力（如下滑力、上升力等）。

实例巩固：1.分析满足下列条件的各个物体所受的力，并指出各个力的施力物体.V（1）沿水平草地滚动的足球（2）在力F 作用下静止水平面上的物体（3）在光滑水平面上向右运动的物体VVF（4）在力F 作用下行使在路面上小车（5）沿传送带匀速运动的物体（6）沿粗糙的天花板向右运动的物体F>G2.对下列各种情况下的物体A 进行受力分析（1）沿斜面下滚的小球，接触面不光滑.A（接触面光滑）（3）静止在斜面上的物体（4）在力F 作用下静止在斜面上的物体A.（5）各接触面均光滑（6）沿传送带匀速上滑的物块AAFAAFF vVAV AA A研究对象对其他物体AA vFA［课堂检测］1.对下列各种情况下的物体A 进行受力分析，在下列情况下接触面均不光滑.vA（1）A 静止在竖直墙面上（3）向上爬杆的运动员（2）A 沿竖直墙面下滑F（4）静止在竖直墙面轻（5）静止在竖直墙面轻上的物体A（6）在拉力F 作用下静止在斜面上的物体A2.对下列各种情况下的A、B 进行受力分析（各接触面均不光滑）（1）A、B 同时同速向右匀速行使（2）A、B 同时同速向右匀速行使（3）沿电梯匀速上升A（4）静止的杆，竖直墙面光滑（5）小球静止时的结点（6）小球静止时的结点3.如图所示，水平传送带上的物体。

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。

物体的受力分析和受力简图

约束 ——限制非自由体运动的周围物。体约束（反）力— 约对束被约的束物作体用力。常用FA、T、N表示主动力 —使物体产生运动或运动趋的势力。eg:重力、风力、水压力
确定约束反力的准则：：
1.一般情况下，约束反力由主动力引起的。其大小随主动力变化而变化。
2.约束反力的作用点在约束与被约束物体相互连接或接触之处；方向必定与约束限制物体运动的方向或运动趋势的方向相反。
F NA
O
A
G
C
物体的受力分析和受力简图
B F NB
F NC
二、常见的约束类型2.柔性约束：由柔软无重的绳索、带或链条等构成的约束。
约束力：作用点在与物体的连接点上，沿着
柔索中心线背离被约束物体，是拉力，常用FT表示。柔绳构成的约束：
F
F1
F1
G
G
F2
F 2
物体的受力分析和受力简图
二、常见的约束类型
3.1铰链约束实例
铰链铰链
物体的受力分析和受力简图
二、常见的约束类型
光滑圆柱铰链的约束力分析
Fx
作用点：接触点，但此点不能事先确定。
方向: Fy
过接触点,沿公法线，垂直于轴线，是压
力。约束力的方向不能预先确定，通常
用两个正交未知分力表F示y 。
A
中间铰
Fx
大小：由主动力确定。
§ 1.3 物体的受力分析和受力简图
约束和约束反力常见的约束类型物体的受力分析和受力图
物体的受力分析和受力简图
一、约束和约束反力
自由体 ——位移在空间不受任何限制，可以在空间任意移动的物体。非自由体（受约束物体） ——位移受到周围物体限制的物体

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。

机械工程基础教案课件-物体的受力分析与受力图-4

2光滑接触面约束定义：表面光滑两物体直接接触，所构成的约束。

特点：光滑接触面的约束力通过接触点，方向沿着接触面在该点的公法线并指向受力物体，常用N 表示。

3圆柱铰链约束(1)连接铰链(中间铰链)约束两构件用圆柱形销钉连接且均不固定，即构成连接铰链，其约束力用两个通过铰链中心的正交分力FCx和FCy表示，如图1-10b所示。

图1-10 连接铰链(中间铰链)约束(2)固定铰链支座约束如果连接铰链中有一个构件与地基或机架相连，便构成固定铰链支座，如图1-11所示，其简化画法如图1-12所示，其约束力仍用两个正交的分力FCx 和FCy表示（3)活动铰链支座约束活动铰链支座在桥梁、屋架等工程结构中经常采用。

在铰链支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，如图1-14a所示，这种支座的约束性质与光滑面约束相同，其约束力必垂直于支承面，且通过铰链中心，如图1-14c所示。

4 固定约束定义：构件一端被固定。

特点：约束端不能做任何移动和转动，受到互相垂直的约束力以及一个力偶矩。

四、物体的受力分析与受力图在工程实际中，为了求未知的约束力，需要根据已知力，应用平衡条件求解。

为此需对构件的受力个数、受力方向和作用位置进行分析，这个分析过程称为物体的受力分析。

被解除了约束的物体称为分离体。

在分离体上画出全部主动力和约束反力的简明图形称为受力图。

画受力图需按一下步骤进行：（1）根据题意选取研究对象，用尽可能简明的轮廓把它单独画出，即取分离体；（2）在分离体上画出全部主动力；（3）在分离体上按其所受约束类型逐一画出约束反力。

1.受力图的画法举例例重为G 的球用绳索AB 固定，并靠在光滑的斜面上，如下图所示。

试分析其受力情况，并画出受力图。

解：1）确定研究对象2）进行受力分析。

3）画出分离体所承受的全部主动力和约束力。

画受力图时必须注意以下几点：1) 明确研究对象。

根据求解需要，可以取单个物体为研究对象，也可以取由几个物体组成的系统为研究对象。

工程力学第三章物体的受力分析结构的计算简图

所示
系统整体受力图如图（d）所示
§3–2物体的受力分析及受力图
考虑到左拱 AC 在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC 的受力图，如图（e）所示
此时整体受力图如图（f）所示
§3–2物体的受力分析及受力图
例1－5
不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出绳子、梯子左右两部分与整个系统受力图。图(a)
杆的受力图能否画为图（d）所示？
若这样画，梁AB的受力图又如何改动?
§3–2物体的受力分析及受力图
例1-4
不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AC,CB的受力图与系统整体受力图。
解：右拱CB为二力构件，其受力图如图（b）所示
§3–2物体的受力分析及受力图
取左拱AC ,其受力图如图（c）
可用二个通过轴心的正交分力Fx, Fy 表
示。
（2）、光滑圆柱铰链
约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀。
§3–1约束与约束反力
§3–1约束与约束反力
光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示。
其中有作用反作用关系
Fcx Fcx, Fcy Fcy
解：画出简图画出主动力
画出约束力
§3–2物体的受力分析及受力图
例1-3
水平均质梁AB重为 P1，电动机重
为 P2，不计杆 CD 的自重，画出杆
P2
CD和梁 AB的受力图。图(a)
解：取 CD 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图 (b)
§3–2物体的受力分析及受力图
取AB梁，其受力图如图 (c)
（4）定向支座（滑动铰支座）
§3–1约束与约束反力

受力分析受力图

A
60o
D
30o
C
B
FAB
A
FBC’
B
G
FCB C
B
FBA’
解： 1. 杆AB的受力图。
FAB
A
2. 杆BC 的受力图。
FBC’
B
B
FBA’
FCB C
3. 滑轮B ( 不带销钉）的受力图。
FBy
F2
B
FBx
F1
4. 滑轮B ( 带销钉）的受力图。
F2
FBA
B
30o
60o
FBC
F1
受力图的作图步骤：
1、根据题意确定研究对象：将研究对象从结构中分离出来，单独画出其简单轮廓图形。
2、先画主动力：一般是重力、已知外力。
3、再画约束反力：约束反力应严格按照约束类型来画。注意先确定二力构件。
4、检查：不要多画、少画、错画力。
注意:
（1）研究对象可以是单个物体，也可以是由两个或两个以上的物体联系在一起的物体系统。
（2）能确定二力构件。
（3）注意构件连结部位的作用与反作用力。
例1-6
例1-7 P14
练习:作出下列结构中AB杆的受力图
作出下列结构中各构件及整体的受力图
第九节荷载的分类
１、按作用时间分类：恒载：永久作用在结构上。如结构自重、
永久设备重量。活载：暂时作用在结构上。如人群、风、
雪及车辆、吊车。
各杆只受轴力。 ⑸组合结构：由桁架与梁或桁架与刚架组合而成的结构。
小结
一、明确几个概念约束、约束反力、四种约束类型及反力确定、受力图、物体系统。
二、能熟练地绘制物体或物系的受力图。