土木工程力学10-物体受力分析上
土木工程力学习题答案第1-2章
1.1 力的基本知识班级姓名座号1-1-1 看视频“击打棒球”，体会在1/1000秒内，用90kN的力将棒球的速度由40m/s 降为0，再由0沿相反增加到更大的速度。
看视频“击打气球”，体会在1/1000秒内，力的大小、变形的大小还在变化。
树立力与变形一致，力与运动状态改变一致的观念。
填空：力是物体之间相互的机械作用。
这种作用的效应是改变物体的运动状态和使物体变形。
在分析力的运动效应时，可以不考虑物体的变形，将实际变形的物体抽象为受力而不变形的物体，称为刚体。
力的单位为N（牛顿）。
1KN = 1000 N。
矢量是既有大小又有方向的量，例如速度、加速度为矢量。
1-1-2做梁受集中荷载作用的小实验，观察梁的变形；将集中荷载展开为均布荷载，观察梁的变形。
（图1-1）实验元件：纸片件、链条画图：依据小实验画梁的计算简图。
填空：图1-1中，受集中荷载作用梁的变形较大；力的线集度q的单位为kN/㎡。
图1-1 集中荷载与分布荷载1-1-3 试在图1-2中分别以A、B、C、D为作用点，按集中力的描述画力矢量，并标出该力的“作用线”。
图1-2 集中力的三要素1-1-4 自己的体重是0.65kN，身高 1.75m。
假设自己平躺在床上，并简化为均布荷载，则荷载的线集度q = 0.371kN/m。
1.2静力学公理（一）班级姓名学号1-2-1看视频“首尔的平衡达人”。
填空：试按认识、表达的顺序书写集中力的三要素：作用点，方向，大小。
1-2-2 看动画“二力平衡公理”。
填空：作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是，这两个力在同一直线上，指向相反，大小相等。
1-2-3 看动画“作用与反作用公理”。
填空：作用力和反作用力总是同时存在，分别作用在两个物体上，沿同一直线，指向相反，大小相等。
1-2-4 看动画“加减平衡力系公理”及其推论。
填空：力的可传性：作用在刚体上的力，可以沿着它的作用线移到刚体的任意一点，不改变力对刚体的作用效应。
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满载时，在起重机即将绕B点翻倒的临界情况下，有FA=0。由此可求出平衡重W3的最小值。
空载时，载荷W2=0。在起重机即将绕A点翻倒的临界情况，有FB=0。由此可求出平衡重W3的最大值。
实际工作时，起重机不允许处于临界平衡状态，因此，起重机不致翻到的平衡重取值范围为
三、约束与约束反力
6）可动铰支座——在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊轴使其可作适当移动而不能离开支承面构成的支座。 约束反力垂直于支承面且通过铰链中心，但指向不定。
RA
三、约束与约束反力
7）固定端约束——既限制构件任何相对的移动，又限制构件任何相对的转动的约束。 固定端约束反力：一个方向待定的约束反力和一个转向待定的约束反力偶。
三、约束与约束反力
三、约束与约束反力
4）链杆约束 两端用铰链与其他物体相连且中间不受力(自重忽略不计)的直杆称为链杆,链杆的约束反力沿着链杆的轴线方向指向不定。
5）固定铰支座——用光滑圆柱铰链把结构或构件与基础或支承物相连接而形成的支座。 约束反力通过铰链中心方向不定常用两个相互垂直的分力表示。
一、力的概念
1、力与刚体的概念
力是物体之间的相互机械作用。 这种作用使物体的运动状态发生变化（运动效应）或者使物体的形状发生改变（变形效应） 外效应：使物体的运动状态发生改变； 内效应：使物体的形状发生改变 力是矢量 力的三要素：力的大小、方向、作用线 力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN） 分布力和集中力
即，合力在任一轴上的投影，等于它的各分力在同一轴上投影的代数和，称为合力投影定理
例题：如图所示，刚架上作用力P，试计算A、B两处约束力。
工程力学中的三维力学分析
工程力学中的三维力学分析在工程领域中，对物体和结构的力学行为进行准确分析是确保设计的安全性、可靠性和性能优化的关键。
而三维力学分析作为一种强大的工具，为解决复杂的工程问题提供了深入而全面的视角。
首先，让我们来理解一下什么是三维力学分析。
简单来说，它是对物体或结构在三维空间中的受力、变形和运动进行研究和计算的方法。
与传统的二维分析相比，三维力学分析能够更真实地反映物体的实际状态，考虑到各个方向上的力和位移的相互作用。
在实际工程中，为什么需要进行三维力学分析呢？想象一下一个复杂的机械零件，比如汽车发动机的曲轴。
它在工作时不仅受到沿着轴线方向的力，还会有垂直于轴线的力以及扭矩。
如果仅仅进行二维分析，很可能会忽略一些重要的力学因素，导致设计的不准确甚至失败。
再比如大型的建筑结构，如摩天大楼，风荷载在不同高度和方向上的作用是复杂多变的，只有通过三维力学分析才能全面评估其稳定性和安全性。
那么，三维力学分析是如何实现的呢？这通常需要借助先进的计算机软件和数值方法。
常见的数值方法包括有限元法、边界元法等。
以有限元法为例，它将物体或结构离散成许多小的单元，通过对每个单元的力学特性进行分析，然后综合起来得到整个物体的力学响应。
在进行三维力学分析时，需要准确地定义物体的几何形状、材料属性和边界条件。
几何形状的精确描述对于分析结果的准确性至关重要。
如果是一个不规则形状的物体，可能需要使用三维扫描技术来获取其精确的外形数据。
材料属性则包括弹性模量、泊松比、屈服强度等，这些参数决定了物体在受力时的变形和破坏行为。
边界条件则指定了物体与周围环境的相互作用，比如固定约束、加载方式等。
接下来，让我们通过一些具体的例子来看看三维力学分析在工程中的应用。
在航空航天领域，飞机的机翼结构设计就离不开三维力学分析。
机翼在飞行过程中承受着空气动力、自身重量和惯性力等多种载荷。
通过三维力学分析，可以优化机翼的结构布局，减轻重量的同时提高强度和刚度，从而提高飞机的性能和安全性。
弹性力学在土木工程中的应用
弹性力学在土木工程中的应用弹性力学是工程力学中的一个重要分支，广泛应用于土木工程领域。
本文将探讨弹性力学在土木工程中的应用，并借助合适的格式将其呈现。
1. 弹性力学简介弹性力学是研究物体在受力下变形和应力分布规律的科学，它基于胡克定律，将应变和应力之间的关系建立起来。
在土木工程中，弹性力学为分析和设计承载结构提供了重要的理论基础。
2. 应力分析在土木工程中，弹性力学可应用于各种应力分析。
通过分析结构物受力情况，可以评估其承载能力，确保结构安全。
例如，对于桥梁、建筑物等工程结构，可以利用弹性力学原理计算出各个构件受力情况，从而进行合理的结构设计。
3. 变形分析在土木工程中，变形分析是一个重要的任务。
弹性力学为变形分析提供了有效的手段。
通过建立承载结构的弹性模型，可以预测结构变形情况，包括梁的挠度、柱的弯曲等。
这些分析结果对土木工程的施工、设计和维护起着重要的指导作用。
4. 应力集中与裂纹扩展弹性力学在土木工程中还可以用于分析应力集中和裂纹扩展。
当结构中存在孔洞或者缺陷时，会导致应力集中，这可能引发结构的失效。
通过弹性力学的方法，可以精确地计算出结构中的应力集中情况，并做出相应的措施以确保结构的安全性。
5. 梁的弯曲分析在土木工程中，梁的弯曲是一个常见的问题，也是弹性力学的一个重要应用领域。
通过将梁看作是一个弹性体，可以通过弹性力学理论推导出梁的弯曲方程，从而计算出梁的挠度和应力分布。
这对于结构的设计和优化具有重要意义。
6. 土壤力学分析除了结构分析，弹性力学在土木工程中还可用于土壤力学分析。
土壤力学是研究土壤变形和应力传递规律的学科，而土木工程中的土基承载力和地基沉降等问题都需要通过弹性力学方法进行分析和计算，以保证工程的稳定性。
7. 结构动力学分析结构动力学是用于分析结构在动力荷载下的响应和振动问题的学科。
弹性力学为结构动力学提供了重要的理论基础，通过弹性动力学方程可以计算结构的振动频率和振型。
土木工程力学习题答案
引言班级姓名座号0-1-1 看视频“鸟巢的秘密”，看动画“土木工程”，了解生产活动与工程技术。
比较建筑物与构筑物的区别。
填空：用建筑材料建造建筑物或构筑物的生产活动和工程技术称为土木工程。
0-1-2 看动画“力学问题”。
你知道厂房屋架涉及的力学问题有哪些？屋架受哪些力？受多大的力？采用什么材料？杆件截面用什么形状？尺寸应当多大？为什么上弦杆比下弦杆粗？为什么腹杆有粗有细？0-1-3看动画“早期人类房屋的建造”，看图片“现代建筑”。
朗诵“人类早就会建造房屋了，直到掌握了丰富的力学知识以后，各种各样的摩天大楼、跨海大桥、特大跨度的公共建筑、水下隧道、高速公路、高速铁路才得以建成。
”0-2-1 看动画“结构”。
填空：建筑物或构筑物中承受外部作用的骨架称为结构。
0-2-2 看动画“结构按几何特征分类”。
填空：本课程的研究对象是杆系结构及其构件。
0-3-1 看视频“梁的破坏试验”，看图片“强度”。
填空：结构和构件抵抗破坏的能力称为承载能力。
其中，材料抵抗破坏的能力称为强度。
0-3-2 看图片“刚度”。
填空：结构和构件抵抗变形的能力称为刚度。
0-3-3 看动画“稳定性”。
填：结构和构件保持原有平衡形态的能力称为稳定性。
0-3-4动手做压杆失稳的小实验（图0-1）。
实验元件：塑料杆件填空：当压力增加到一定大小时，压杆会突然变弯而丧失承载能力。
0-3-5看视频“矩形截面与槽形截面”，动手做构件弯曲合理截面的小实验。
实验元件：纸片件、支座块图0-1 压杆的稳定性填空：可以通过改变杆件的截面形状，提高杆件的抗弯能力。
0-3-6 看动画“结构的合理形式”，了解改善结构的受力形式，也能做到既经济又安全适用。
0-3-7 看视频“塔科马大桥破坏”，了解动荷载对结构的作用。
1.1 力的基本知识班级姓名座号1-1-1 看视频“击打棒球”，体会在1/1000秒内，用90kN的力将棒球的速度由40m/s 降为0，再由0沿相反增加到更大的速度。
《结构力学》知识点归纳梳理
《结构力学》知识点归纳梳理《结构力学》是土木工程、建筑工程等专业的重要基础课程之一，它主要研究物体受力作用下的力学性质及其运动规律。
结构力学的知识对于设计和分析各种工程结构具有重要意义。
以下是对《结构力学》中的一些重要知识点进行归纳梳理。
1.静力学基本原理：(1)牛顿第一定律与质点的平衡条件；(2)牛顿第二定律与质点运动方程；(3)牛顿第三定律与作用力对；(4)力的合成与分解。
2.力和力矩的概念和计算：(1)力的点表示和力的向量运算；(2)力矩的点表示和力矩的向量运算；(3)力的矢量和点表示的转换。
3.等效静力系统：(1)强心轴的概念和计算；(2)悬臂梁的等效静力；(3)等效力和等效力矩。
4.支持反力分析：(1)节点平衡法计算支持反力；(2)静力平衡方程计算支持反力。
5.算术运算法：(1)类似向量的加法和减法；(2)类似向量的数量积和向量积。
6.静力平衡条件：(1)法向力平衡条件；(2)切向力平衡条件；(3)力矩平衡条件。
7.杆件受力分析：(1)内力的概念和分类；(2)弹性力的性质和计算方法；(3)强度力的性质和计算方法。
8.杆件内力的作图法：(1)内力的几何关系；(2)内力图的作图方法。
9.杆件内力的计算方法：(1)等效系统的概念和计算方法；(2)推力与拉力的分析与计算。
10.刚性梁的受力分析：(1)刚性梁的受力模式；(2)刚性梁的截面受力分析；(3)刚性梁的等效荷载。
11.弯矩与剪力的计算方法：(1)弯矩和剪力的表达式；(2)弯矩和剪力的计算方法。
12.杆件的弯曲：(1)弯曲梁的受力分析；(2)弯曲梁的弯曲方程。
13.弹性曲线：(1)弹性曲线的概念和性质；(2)弹性曲线的计算方法。
14.梁的挠度：(1)梁的挠度方程；(2)梁的挠度计算方法。
15.梁的受力：(1)梁受力分析的应用；(2)梁的横向剪切力。
以上是对《结构力学》中的一些重要知识点的归纳和梳理。
通过学习和掌握这些知识点，可以帮助我们更好地理解结构力学的基本原理，从而能够进行工程结构的设计和分析。
电大《土木工程力学》(本)历届试题及参考答案
1.用位移法计算图示各结构，基本未知量是两个的结构为（A ）。
2. 用力法计算超静定结构时，基本未知量是（D 多余未知力 ）。
3. 图示结构杆件BA 的B 端转动刚度BA S 为（ B 3 ）。
4. 用力矩分配法计算结构得到一个收敛的结果， 是因为（ D ）。
四、（16分）22.用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。
解：典型方程011111=∆+=∆P x δ五、（14分）23.用位移法计算图示刚架，列出典型方程，求出系数项及自由项。
解：典型方程01111=+∆P F k1.图示对称结构作用反对荷载，EI=常数，对称轴穿过的AB 杆件内力满足（D 0,0,0===N Q F F M ）2.机动法作静定梁弯矩影响线应用的原理是( C 刚体虚功原理 )。
3．结构不考虑阻尼时的自振频率为ω，考虑阻尼时的自振频率为D ω，则( C4710i 方向二、判断题（每小题3分，共30分。
将判断结果填入括弧内，以√表示正确，以×表示错误）二、判断题（将判断结果填入括弧，以√表示正确，以×表示错误。
每小题3分，共30分）11. 基本附属型结构力的传递顺序是: 从附属部分到基本部分。
（√ ）12. 结构由于弱阻尼其自由振动不会衰减。
（ × ）13. 当AB 杆件刚度系数i S AB 3 时， 杆件的B 端为固定支座。
（ × ）14. 温度变化时静定结构中的杆件发生变形。
（ √ ）15. 图(a)对称结构受对称荷载作用， 利用对称性可简化为图(b) 来计算。
（ √ ））)17. )19.反映结构动力特性的参数是振动质点的数目。
( × )20.力矩分配法只适用于连续梁的计算。
( × )1．图示为刚架的虚设力状态，按此力状态及位移计算公式可求出A 处的水平位移。
(√ )2. 图示结构用位移法求解，基本未知量的数目是2 。
( × )3. 力法典型方程是根据平衡条件得到的。
土木工程力学基础 力的基本知识
一、力的概念
刚体——是指在外力的作用下不发生 变形（形状和尺寸均不改变）的物体 这是一个理想化的力学模型。 客观世 界中物体在受到外力作用时其变形是必然 发生的。
一、力的概念
2、力系和平衡的概念
力系——作用在物体上的一群力称为力系。 按照各力作用线分布分类： 平面力系——各力作用线在同一平面内的力系。 空间力系——各力作用线不在同一平面的力系。
二、静力学公理
公理二：加减平衡力系公理
在一个刚体上加上或减去一个平衡力 系，不改变刚体的原状态。
力的可传性原理 作用于刚体的力可以沿其作用线滑移至刚 体的任意点，不改变原力对该刚体的作用效应
二、静力学公理
公理三：力的平行四边形公理 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个力， 合力的作用点仍作用在这一点，合力的大小和方向由 这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。 矢量表示法：FR=F1+F2
磁铁吸引小铁钉
磁铁对铁钉施加了力
提问
请列举物体对物体的作用力的实例，并要求说 出哪个物体对哪个物体施加了力。
例如： （1）放在桌面上的书本，书本对桌面施加了压力； （2）站在地面上的人，地面对人施加了支持力； （3）在公路上行驶的汽车，地面对汽车施加了摩擦力； （4）教师手中的粉笔，地球对粉笔施加了重力。
三、约束与约束反力
4）链杆约束 两端用铰链与其他物体相连且中间不受力(自重忽略不计)的 直杆称为链杆,链杆的约束反力沿着链杆的轴线方向指向不定。
三、约束与约束反力
5）固定铰支座——用光滑圆柱铰链把结构或构件与基础或支 承物相连接而形成的支座。 约束反力通过铰链中心方向不定常用两个相互垂直的分 力表示。
[例] 吊灯
分析重物所受的约束反力
土木力学知识点总结初中
土木力学知识点总结初中一、力学基础知识1. 万有引力万有引力是力学领域中的经典力，它遵守牛顿定律，是一种吸引力。
质量和距离都是万有引力大小的因素。
通常记作F=Gm1m2/r^2式中F为万有引力大小，G为万有引力常数，m1和m2分别是两个物体的质量，r为两个物体之间的距禡。
2. 弹力弹力是一种弹簧或者弹簧相似结构所发生的力。
它符合胡克定律，即弹力与弹簧变形的长度成正比。
F=kx式中F表示弹力的大小，k表示弹簧的劲度系数，x表示弹簧的伸长量或者压缩量。
3.摩擦力摩擦力是两个物体相互接触时产生的力，它有静摩擦力和动摩擦力之分。
静摩擦力是物体相对运动前，两物体之间的摩擦力，而动摩擦力是物体相对运动时的摩擦力。
此外，摩擦力的大小还与物体的材质和物体之间的压力等因素有关。
4.动量动量是物体运动的标志，它等于物体的质量和速度的乘积。
动量守恒定律相信，除非有外力作用，两个系统之间的动量不变。
二、受力分析在土木工程中，受力分析是非常重要的基础知识，通过受力分析能够清晰地了解结构体系中各个部件受力的情况，从而指导结构的设计和施工。
1. 三力平衡对于一个力的平衡体系，当所有合力和合力矩都为零时，它就处于平衡状态。
通过三力平衡原理，可以方便地分析和计算结构体系中各个构件的受力情况，为结构设计提供可靠的依据。
2. 受力分析受力分析是指通过受力图等方法对结构中的各个构件受力情况进行分析和计算，以确定结构的受力情况，指导结构设计和施工。
3. 应力和变形在土木工程中，材料的应力和变形是非常重要的参数，通过对材料的应力和变形进行分析，可以了解结构在受力情况下的行为，指导结构的设计和施工。
4. 弹簧刚度弹簧刚度是指系统中的弹簧的硬度。
弹簧刚度是系统的一个重要参数，通过弹簧刚度的分析可以了解系统的特性，指导系统的设计和优化。
三、结构力学结构力学是土木工程中的一个重要分支，它研究结构的受力情况和变形规律，为结构设计和施工提供理论支持和实际指导。
电大《土木工程力学》(本)历届试题及答案
1.用位移法计算图示各结构，基本未知量是两个的结构为（A ）。
2.用力法计算超静定结构时，基本未知量是（D 多余未知力）。
3.图示结构杆件BA 的B 端转动刚度BA S 为（B3）。
4.用力矩分配法计算结构得到一个收敛的结果，是因为（D ）。
B 附22.用力法计算图示结构并作弯矩图，EI=常数。
解：典型方程011111=∆+=∆Px δ五、（14分）23.用位移法计算图示刚架，列出典型方程，求出系数项及自由项。
解：典型方程01111=+∆P F k1.图示对称结构作用反对荷载，EI=常数，对称轴穿过的AB 杆件内力满足（D 0,0,0===N Q F F M ）2.机动法作静定梁弯矩影响线应用的原理是(C 刚体虚功原理)。
3．结构不考虑阻尼时的自振频率为ω，考虑阻尼时的自振频率为D ω，则(C D ωω )4)。
7。
表示正确，以×表示错误）二、判断题（将判断结果填入括弧，以√表示正确，以×表示错误。
每小题3分，共30分）11.基本附属型结构力的传递顺序是:从附属部分到基本部分。
（√）12.结构由于弱阻尼其自由振动不会衰减。
（×）13.当AB 杆件刚度系数i S AB 3 时，杆件的B 端为固定支座。
（×）14.温度变化时静定结构中的杆件发生变形。
（√）15.图(a)对称结构受对称荷载作用，利用对称性可简化为图(b)来计算。
（√）16.结构的自振频率与干扰力无关。
（√）（√）形。
(15.(√)18.静定结构剪力影响线是由直线段组成的。
(√)19.反映结构动力特性的参数是振动质点的数目。
(×)20.力矩分配法只适用于连续梁的计算。
(×)1．图示为刚架的虚设力状态，按此力状态及位移计算公式可求出A处的水平位移。
(√)2.图示结构用位移法求解，基本未知量的数目是2。
(×)3.力法典型方程是根据平衡条件得到的。
(×)4.对称结构在反对称荷载作用下，对称轴穿过的截面只有反对称的内力。
土木工程力学教案——物体的受力分析与受力图
第一节物体的受力分析与受力图一、脱离体和受力图在力学求解静力平衡问题时，一般首先要分析物体的受力情况，了解物体受到哪些力的作用，其中哪些是已知的，哪些是未知的，这个过程称为对物体进行受力分析。
工程结构中的构件或杆件，一般都是非自由体，它们与周围的物体（包括约束）相互连接在一起，用来承担荷载。
为了分析某一物体的受力情况，往往需要解除限制该物体运动的全部约束，把该物体从与它相联系的周围物体中分离出来，单独画出这个物体的图形，称之为脱离体（或研究对象）。
然后，再将周围各物体对该物体的各个作用力（包括主动力与约束反力）全部用矢量线表示在脱离体上。
这种画有脱离体及其所受的全部作用力的简图，称为物体的受力图。
对物体进行受力分析并画出其受力图，是求解静力学问题的重要步骤。
所以，必须掌握熟练选取脱离体并能正确地分析其受力情况。
二、画受力图的步骤及注意事项1、确定研究对象取脱离体应根据题意的要求，确定研究对象，并单独画出脱离体的简图。
研究对象（脱离体）可以是单个物体、也可以是由若干个物体组成的系统，这要根据具体情况确定。
2、根据已知条件，画出全部主动力。
应注意正确、不漏不缺。
3、根据脱离体原来受到的约束类型，画出相应的约束反力对于柔索约束、光滑接触面、链杆、可动铰支座这类约束，可以根据约束的类型直接画出约束反力的方向；而对于铰链、固定铰支座等约束，经常将其反力用两个相互垂直的分力来表示；对固定支座约束，其反力则用两个相互垂直的分力和一个反力偶来表示。
约束反力不能多画，也不能少画。
如果题意要求明确这些反力的作用线方位和指向时，应当根据约束的具体情况并利用前面的有关公理进行确定。
同时，应注意两个物体之间相互作用的约束力应符合作用力与反作用力公理。
4、要熟练地使用常用的字母和符号标注各个约束反力，注明是由哪一个物体（施力体或约束）施加。
注意要按照原结构图上每一个构件或杆件的尺寸和几何特征作图，以免引起错误或误差。
5、受力图上只画脱离体的简图及其所受的全部外力，不画已被解除的约束。
《土木工程-力学》第一章 静力学
均布荷载
非均布荷载
线荷载集度q：作用在单位长度上荷载的大小。
(N/m,kN/m)
大小——待定
约 束
方向——与该约束所能阻碍的Leabharlann 移方向相反力 作用点——接触处
工程上常见的约束 1 、柔索约束
柔索对物体的约束力沿着柔索中心线且为拉力， 用 表F示T 。
胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。
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。
3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平 衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题 。
第1章 静力学公理和物体的受力分析
§1-1 静力学公理
公理1：力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为 一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小 和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对 角线确定，如图所示。
解：绳子受力图如图（b）所示
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
整体受力图如图（e）所示
提问：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？
空间汇交（共点）力系 空间平行力系 空间力偶系 空间任意力系
平衡：物体在力的作用下相对于惯性参考系保持静 止或作匀速直线运动的状态。
在一般工程问题中，所谓平衡则是指相对于地 球的平衡，特别是指相对于地球的静止。
平衡力系：如果一个力系作用于某物体而使其保 持平衡状态，则该力系称为平衡力系。
平衡条件：一个力系必须满足某些条件才能使物 体保持平衡状态，则这些条件称为平衡条件。
球铰链对物体的约束力通过球窝中心，方向不 定。通常将它分解为三个互相垂直的分力。
总结
土木工程力学基础课件
评估地基的承载能力，确保其能够承受建筑物和车辆等载荷。
地基承载力
预测地基的沉降量，防止因不均匀沉降导致的结构破坏。
地基沉降
进行详细的地质勘查，了解地基土的性质和分布，为地基稳定性分析提供依据。
地质勘查
实验与实践
掌握土木工程力学的基本原理和实验技能。
培养分析和解决实际工程问题的能力。
培养严谨的科学态度和实验操作规范。
结构力学
静力学基本概念
静力学是研究物体在力作用下处于平衡状态的科学。静力学基础主要涉及力的概念、力的合成与分解、力矩、力矩平衡等基本概念。
静力学中的约束与约束反力
约束是限制物体运动的条件，约束反力是约束对被约束物体的作用力。常见的约束类型包括固定端、铰链、滑轮、滚轴等，每种约束都有其特定的约束反力。
弹性力学基本概念
弹性力学是研究物体在弹性力作用下的变形和内力的科学。弹性力学基础主要涉及Байду номын сангаас力和应变的概念、胡克定律等基本概念。
应力和应变
应力是描述物体内部单位面积上的作用力，应变是描述物体形状和尺寸变化的物理量。在弹性力学中，应力和应变之间存在一定的关系，这种关系称为胡克定律。
胡克定律
胡克定律是描述应力和应变之间关系的定律，即σ=Eε，其中σ表示应力，E表示物体的弹性模量，ε表示应变。胡克定律是弹性力学中的基本定律之一。
学科研究
土木工程力学是一门具有广泛应用的学科，对于土木工程学科的发展和研究具有重要的推动作用。掌握土木工程力学的基本原理和分析方法，有助于开展相关领域的研究和创新工作。
力学基础概念
总结词
平衡力的概念与条件
详细描述
平衡力是指作用在同一个物体上的大小相等、方向相反、作用线重合的两个或两个以上的力。平衡力的条件是合力为零，即合力矩为零。在平衡状态下，物体保持静止或匀速直线运动。
工程力学李现敏课后习题答案—土木工程专业系列规划教材
工程力学(李现敏主编）课后习题答案第一章静力学基本概念与物体的受力分析下列习题中，未画出重力的各物体的自重不计，所有接触面均为光滑接触。
1.1试画出下列各物体（不包括销钉与支座）的受力图。
解：如图1.2画出下列各物体系统中各物体（不包括销钉与支座）以及物体系统整体受力图。
解：如图1.3铰链支架由两根杆AB 、CD 和滑轮、绳索等组成，如题1.3图所示。
在定滑轮上吊有重为W 的物体H 。
试分别画出定滑轮、杆CD 、杆AB 和整个支架的受力图。
解：如图BA xF A yF B yF B xF BAD'DF 1.4题1.4图示齿轮传动系统，O 1为主动轮，旋转方向如图所示。
试分别画出两齿轮的受力图。
解：1.5结构如题1.5图所示，试画出各个部分的受力图。
解：第二章汇交力系2.1在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。
其中F 1＝2kN ，F 2=3kN ，F 3=lkN ，F 4=2.5kN ，方向如题2.1图所示。
用解析法求该力系的合成结果。
解00001423cos30cos 45cos 60cos 45 1.29Rx F X F F F F KN==+--=∑00001423sin 30cos 45sin 60cos 45 2.54Ry F Y F F F F KN==-+-=∑ 2.85R F KN==0(,)tan63.07Ry R RxF F X arc F ∠==2.2题2.2图所示固定环受三条绳的作用，已知F 1＝1kN ，F 2=2kN ，F 3=l.5kN 。
求该力系的合成结果。
解：2.2图示可简化为如右图所示023cos 60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑013sin 600.3Ry F Y F F KN==-=-∑ 2.77R F KN==0(,)tan6.2Ry R RxF F X arc F ∠==-2.3力系如题2.3图所示。
已知：F 1＝100N ，F 2=50N ，F 3=50N ，求力系的合力。
国家开放大学《土木工程力学(本)》章节测试参考答案
国家开放大学《土木工程力学（本）》章节测试参考答案1.绪论一、选择题1．图示支座形式可简化为（B）A. B. C. D.2．图示支座形式可简化为（D）A. B. C. D.3．刚结点在结构发生变形时的特征是()A.刚结点自身不会转动可任意改变B.结点处各杆端之间的夹角保持不变C.所联结的杆件可绕结点自由转动D.结点处各杆端之间的夹角可任意改变4．（）不允许结构在支承处发生任何方向的移动和转动A.固定支座B.定向支座C.活动铰支座D.固定铰支座5．（）不允许结构在支承处发生转动，也不能沿垂直于支承的方向移动，但可沿平行于支承的方向滑动A.固定铰支座B.活动铰支座C.固定支座D.定向支座6．（）只允许结构在支承处绕铰A转动，而不能发生任何移动A.固定铰支座B.固定支座C.活动铰支座D.定向支座7．（）只约束了支承链杆方向的位移，允许结构绕铰转动，也可沿着垂直于链杆的方向移动A.活动铰支座B.定向支座C.固定支座D.固定铰支座8．根据荷载的不同特征，荷载可分类，（）是指满布在结构或构件某部分面积上的荷载A.集中荷载B.分布荷载C.恒载D.静力荷载2.平面体系的几何组成分析一、选择题1．三刚片组成几何不变体系的规则是（）。
A.三铰三链杆相连，杆不通过铰B.三链杆相连，不平行也不相交于一点C.三铰两两相连，三铰不在一直线上D.一铰一链杆相连，杆不过铰2．在无多余约束的几何不变体系上增加二元体后构成（）。
A.有多余约束的几何不变体系B.无多余约束的几何不变体系C.瞬变体系D.可变体系3．对图示平面体系进行几何组成分析，该体系是（）。
A.瞬变体系B.无多余约束的几何不变体系C.有一个多余约束的几何不变体系D.几何可变体系4．对图示平面体系进行几何组成分析，该体系是（）。
A.有一个多余约束的几何不变体系B.无多余约束的几何不变体系C.瞬变体系D.几何可变体系5．对图示平面体系进行几何组成分析，该体系是（）。
A.瞬变体系C.有两个多余约束的几何不变体系D.有一个多余约束的几何不变体系6．对图2-27所示平面体系进行几何组成分析，该体系是（）。
土木工程力学10-物体受力分析上
FR
简化后
Fx
Fy
简化前
条件二：分离体只受到3个力的作用
2016/10/16
20
学习探究
练习2：一小球自重为G，B点用绳拴在天花板支座 上，C点不计摩擦，试画出小球的受力图
2016/10/16
3
学习探究
第四节 物体受力图的绘制（上）
2016/10/16
4
学习探究
一、知识回顾
1、柔体约束—反力方向沿着绳子背离物体
2、光滑接触面约束—公法线及反力画法 3、圆柱铰链约束—四选一 4、链杆约束—（链杆和二力杆的异同）
5、支座—11种表达及其反力画法
2016/10/16
5
学习探究
作用在物体上的力有： 受 一类是：主动力,即荷载。如重力,风力、人对桌 力 图 子的推力 -------使物体运动或有运动趋势的力，具有独立 的大小和方向。 二类是：被动力，即约束反力。如绳子的拉力 -------约束作用于非自由体限制其运动的力，大 小取决于主动力，方向和所限制的运动方向相反。
2016/10/16
2016/10/16
C
FAx
FAy
FB
B
A
A
FB
拱整体的受力图
48
学习探究
作业解答
FP
习题集第6页第6题
所示结构各部分的受力图
FC
C D FP
1.选择研究对象 画出分离体
钢架CDE部分的受力图
2.画出主动力
E：可动绞支座
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B A
C
G
1.选择研究对象 画出分离体
2.画出主动力
3.画出约束反力
FB
B
A
C
G
FC
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21
学习探究
依据力的可传性原理，可以把力画在圆心上。
B A
C
G
FC FB
B
A
C
G
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22
学习探究
练习3：屋架受到均布风荷载q， 屋架重为P，画出屋架的受力图
解：取屋架为分离体， 画简图
2020/8/18
4
学习探究
一、知识回顾 1、柔体约束—反力方向沿着绳子背离物体
2、光滑接触面约束—公法线及反力画法
3、圆柱铰链约束—四选一
4、链杆约束—（链杆和二力杆的异同）
5、支座—11种表达及其反力画法
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5
学习探究
练习1、画出蓝色杆件ABC整体的约束反力
A
B
C
画受力图的基本方法和步骤是怎样的呢？
注：如不特别指明，所有物体均不考虑重力。
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17
学习探究
三力平衡汇交定理
当两个力的作用线相交于某点时，第三个力的作 用线一定也汇交于此。这个性质可以在知道两个力的 方向后用来确定第三个力作用线的方位。
F3
O
C
F1 A
B
F2
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18
学习探究
例1 画简支梁AB 的受力图
O
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8
学习探究
练习1补充、画出蓝色杆件各部分的受力图
A
B
C
整体的受力图
A
B
C
FCx
AB杆的受力图
A
B
FBx
FA
FBy
FA
MC
BC杆的受力图
FCy
F 'Bx B
C
F 'By
MC
FCx
FCy
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9
学习探究
静力分析的重要任务之一就是根据 静力学公理、约束反力等表示物体的受 力情况，确定未知的约束反力。
受到多大的力）。
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14
学习探究
注意：
（1）受力图只画分离体及其受到的全部外力； （2）每画一力都要有依据，不多不漏； （3）不要画错力的方向或作用线，反力要和约束 性质相符。
2020/8/18
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学习探究
注意：
（4）当分析两物体间的相互作用力时，要注意 检查这些力的箭头是否符合作用力与反作用力 的关系（等大、反向）。
④ 检查是否含有二力杆，如果有首先分析
二力杆;必要时用二力平衡公理、三力平衡汇
交定理确定某些约束力的指向力
作用在物体上的力有：
受 力
一类是：主动力,即荷载。如重力,风力、人对桌
图 子的推力
-------使物体运动或有运动趋势的力，具有独立
的大小和方向。
二类是：被动力，即约束反力。如绳子的拉力
FAX
画出主动力，包括重力
P，和风荷载q
FAY
FB
画出被动力，约束反力
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23
学习探究
例2 如图所示结构，画出AD杆、BC杆的受力图。
F
A
FC
F
CD
C AC
D
B
FB B
FAx
F'C
FAy
二力杆是解题突破口
F
A CD
FA F'C
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24
学习探究
例2 如图所示结构，画出AD杆、BC杆及整体的受力图。
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6
学习探究
练习1、画出蓝色杆件ABC整体的约束反力
A
B
整体的受力图
C
A
B
C FCx
FA
A:可动绞支座约束
MC FCy
约束反力：为垂直支撑面的力FA 。 C:固定端支座约束
约束反力为两个正交分力+力偶矩MC 。
2020/8/18
7
学习探究
某学生的作业
力没有加标记
B点圆柱铰链属于内力，不用画
力 图
分离出来，单独画出其图形轮廓（力学简图）。
受力图——将分离体所受的主动力和约束力分别 用带箭头的线段表示在分离体上所得到的图形。
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11
学习探究
画受力图的步骤
① 选研究对象，画分离体图；
受 力
② 首先画上主动力；
图 ③ 明确研究对象所受周围的约束，根据
约束类型，对号入座画约束力；
（5）当研究整体受力时，在受力图上只画出外 部物体对整体的作用力（外力），不画整体内 部各构件之间的作用力（内力）。
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学习探究
例1 画简支梁AB 的受力图
FAy F
F
A
CB
A
CB
FAx
FB
1.选择研究对象 画出分离体
2.画出主动力
3.画出被动力 （约束反力）
4.三力平衡汇交
进行简化处理
F
FA F
A
CB A
CB
FNB
1.选择研究对象 画出分离体
2.画出主动力
3.画出被动力 （约束反力）
4.三力平衡汇交 进行简化处理
注：如不特别指明，所有物体均不考虑重力。
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19
学习探究
进行受力简化的条件
条件一：分离体受到固定铰支座、圆柱铰链约束
受力简化的意义：原本固定铰支座、圆柱铰链约束的
学习探究
土木工程力学 物体受力图的绘制（上）
2020/8/18
1
学习探究 温故知新
学习探究
物体受力图的绘制（上）
知识强化
提纲挈领
课堂延伸
2020/8/18
2
学习探究
本节课需要解决的问题:
1、什么是分离体 2、画受力图的一般程序步骤
3、画受力图的注意事项
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3
学习探究
第四节 物体受力图的绘制（上）
解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物
受
力 分
体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束
析 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。
2020/8/18
10
学习探究
简单地说，受力分析就是确定 物体受了几个力，每个力的作用 位置和力的作用方向。
受 分离体——把研究对象解除约束，从周围物体中
简 化
受力FR方向不能确定，因此我们用一对在X、Y轴上的正 交分力Fx、 Fy来表示，现在通过三力平衡汇交我们可以
受 确定FR的实际方向，把FR的方向还原出来
力
FR 简化后
Fx Fy 简化前
条件二：分离体只受到3个力的作用
2020/8/18
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学习探究
练习2：一小球自重为G，B点用绳拴在天花板支座 上，C点不计摩擦，试画出小球的受力图
-------约束作用于非自由体限制其运动的力，大
小取决于主动力，方向和所限制的运动方向相反。
2020/8/18
13
学习探究
q
荷载与均布荷载
直接施加在结构上的各种主动力,习惯上称为荷载。 例如结构自重、车辆荷载以及风、雪等自然荷载。
均
布 连续作用在构件表面的较大面积上的荷载，叫做
荷
载 分布荷载，如雪荷载。 荷载连续作用，且大小各处相等，这种分布荷载 称为均布荷载。其单位为KN/m（意思是一米长度
A
P 二力杆是解题突破口
FC
C
C
D
三力绞是可以简化的 FB B
O
B
A
C
FAx
F'C
FAy
P或
A
C
P
D
D
FA F'C
整体的受力图?
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