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1、 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析任务任务1-1 1-1 绘制结构的计算简图绘制结构的计算简图工作任务：工作任务：1. 1.熟悉结点、支座和荷载的类型，并根据结点、支座和荷熟悉结点、支座和荷载的类型，并根据结点、支座和荷载的特点确定其简化形式。载的特点确定其简化形式。2. 2.正确绘制结构的计算简图。正确绘制结构的计算简图。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析任务任务1-1 1-1 绘制结构的计算简图绘制结构的计算简图1 1、结构计算简图的概念、结构计算简图的概念 实际工程结构的类型及受力情况非常复杂，如果完全按照实
2、际情况进行受力实际工程结构的类型及受力情况非常复杂，如果完全按照实际情况进行受力分析，将是十分复杂甚至无法进行，也是不必要的。为了使结构设计计算得以简分析，将是十分复杂甚至无法进行，也是不必要的。为了使结构设计计算得以简化，在满足工程精度要求的前提下，抓主要特征，即化，在满足工程精度要求的前提下，抓主要特征，即只考虑主要因素而略去次要只考虑主要因素而略去次要因素，用尽可能简单的图形取代实际结构，这种图形称为结构计算简图。因素，用尽可能简单的图形取代实际结构，这种图形称为结构计算简图。选取结构计算简图的原则：选取结构计算简图的原则：（1 1）结构的计算简图应尽可能地反映结构的实际受力情况，使计算
3、结果足够精）结构的计算简图应尽可能地反映结构的实际受力情况，使计算结果足够精确、可靠；确、可靠；（2 2）选取计算简图时应考虑主要因素而略去次要因素，尽可能使计算得以简化。）选取计算简图时应考虑主要因素而略去次要因素，尽可能使计算得以简化。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析2 2、结构计算简图、结构计算简图1 1）杆件的简化）杆件的简化 杆件用其轴线表示，杆件的长度则用杆件两端各杆件杆件用其轴线表示，杆件的长度则用杆件两端各杆件轴线支点之间的距离来表示。轴线支点之间的距离来表示。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院
4、项目一 结构计算简图与物体受力分析2 2）结点的简化）结点的简化结点是指杆件与杆件联结结点是指杆件与杆件联结的地方。的地方。铰结点铰结点（圆柱铰链）：（圆柱铰链）：它允许被联结的杆件在结它允许被联结的杆件在结点处绕着铰的几何中心转点处绕着铰的几何中心转动。动。刚结点刚结点：刚结点是指杆：刚结点是指杆件间的联结比较坚固，被件间的联结比较坚固，被联结的构件间不能绕着该联结的构件间不能绕着该结点产生转动。结点产生转动。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析组合结点组合结点：在同：在同 一结点上，某些杆件一结点上，某些杆件间的联结采用刚结点，间的联
5、结采用刚结点，而另外一些杆件的联而另外一些杆件的联结则采用铰结点，这结则采用铰结点，这种结点不是完全铰结，种结点不是完全铰结，也不是完全刚结。也不是完全刚结。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析ABCDEFGA A：刚结点：刚结点B B：铰结点：铰结点 C C：组合结点：组合结点 D D：铰结点：铰结点刚结点：刚结点： 结构变形时，各杆之间相对夹角不变。结构变形时，各杆之间相对夹角不变。铰结点：铰结点： 结构变形时，各杆可绕结点自由转动。结构变形时，各杆可绕结点自由转动。组合结点：组合结点：某些杆件的联结视为刚结点，而另一些视为铰结点。某
6、些杆件的联结视为刚结点，而另一些视为铰结点。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析支座是指用来把结构与地基联系起来的装置。支座是指用来把结构与地基联系起来的装置。固定铰支座固定铰支座：它允许结构绕铰：它允许结构绕铰A A的几何中心转动的几何中心转动, ,但不允许但不允许A A点作水平和竖直方点作水平和竖直方向的移动。向的移动。3 3）支座的简化）支座的简化01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析可动铰支座可动铰支座（活动铰支座）：可动铰支座通常可以用一根与支承（活动铰支座）：可动铰支座通常
7、可以用一根与支承面垂直的链杆来代替。面垂直的链杆来代替。 这种支座在桥梁结构中也很常见这种支座在桥梁结构中也很常见01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析固定端支座：固定端支座：固定端支座不允许结构在支座处产生任何的移动和固定端支座不允许结构在支座处产生任何的移动和转动。转动。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析4 4）滑动支座）滑动支座：它只允许杆件沿与支承面平行的方向产生移动，而：它只允许杆件沿与支承面平行的方向产生移动，而限制了构件垂直于支承面方向的移动。限制了构件垂直于支承面方向
8、的移动。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析任务任务1-2 1-2 绘制物体的受力图绘制物体的受力图 工作任务工作任务1. 1.熟悉工程中常见的约束类型，并根据其特点确熟悉工程中常见的约束类型，并根据其特点确定约束反力。定约束反力。2. 2.正确绘制物体的受力图。正确绘制物体的受力图。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析任务任务1-2 1-2 绘制物体的受力图绘制物体的受力图1 1、约束和约束反力、约束和约束反力因为灯、梁和坐在椅子上的人的运动受到周围物体的限制，而不可因为灯、梁和坐
9、在椅子上的人的运动受到周围物体的限制，而不可能在空间某些方向运动。这种限制物体运动的物体在力学中称为约能在空间某些方向运动。这种限制物体运动的物体在力学中称为约束。绳索是灯的约束，墙或柱子是其所支承的梁的约束，椅子是坐束。绳索是灯的约束，墙或柱子是其所支承的梁的约束，椅子是坐在它上面的人的约束。在它上面的人的约束。 01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析 自由体：可以在空间自由运动的物体。自由体：可以在空间自由运动的物体。 非自由体：在空间的位移受到一定限制的物体。非自由体：在空间的位移受到一定限制的物体。 约束：阻碍物体运动的限制物体。约
10、束：阻碍物体运动的限制物体。 约束反力：约束限制了物体的运动，必然对物体作用一定的力，这种力称为约约束反力：约束限制了物体的运动，必然对物体作用一定的力，这种力称为约束反力或约束力。束反力或约束力。 主动力主动力：与约束反对应，主动使物体运动或使物体有运动趋势的力称为主动力。：与约束反对应，主动使物体运动或使物体有运动趋势的力称为主动力。如重力、风压力、土压力等。主动力在工程上称为荷载。一般情况下，物体总如重力、风压力、土压力等。主动力在工程上称为荷载。一般情况下，物体总是同时受到主动力和约束力的作用。主动力通常是已知的，而约束力则是未知是同时受到主动力和约束力的作用。主动力通常是已知的，而约
11、束力则是未知的。的。 01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析大小常常是未知的；大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：约束反力特点：01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析1 1）柔索约束）柔索约束 绳索、链条、胶带等都可以简化为绳索、链条、胶带等都可以简化为 柔索柔索。 大小：未知大小：未知方向：沿着柔索中心线的方方向：沿着柔索中心线的方向背离物体向
12、背离物体作用点：接触点（连接处）作用点：接触点（连接处）F F T TF FT T为拉力为拉力01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析G GA AA AF FN NG G 法向反力法向反力F F N N 为压力为压力F F N N大小：未知大小：未知方向：沿着接触面的公法线指向物体方向：沿着接触面的公法线指向物体作用点：接触点作用点：接触点F FN NP P2 2）光滑接触面约束）光滑接触面约束01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析 用销钉连接两个钻有相同大小孔径的构件构成铰链约束用销钉连
13、接两个钻有相同大小孔径的构件构成铰链约束。A3）光滑铰链约束（铰接点）光滑铰链约束（铰接点）N01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析 铰链约束限制物体沿径向的位移，铰链约束限制物体沿径向的位移，故其约束力在垂直于销故其约束力在垂直于销钉轴线的平面内并通过销钉中心钉轴线的平面内并通过销钉中心。由于该约束接触点位置不能由于该约束接触点位置不能予先确定，予先确定，约束力约束力方向也不能确定，常以两个正交分量来表示。方向也不能确定，常以两个正交分量来表示。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析F
14、x 、FyFcxFcyC01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析链杆指两端铰接，中间不受力，自重不计的直线杆件。链杆约束又可称为链杆指两端铰接，中间不受力，自重不计的直线杆件。链杆约束又可称为二力杆约束。链杆的约束反力沿着链杆中心线，指向未定。二力杆约束。链杆的约束反力沿着链杆中心线，指向未定。CDFcFD4）链杆约束）链杆约束CDFcFD01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析（1）固定铰支座固定铰支座的构造和圆柱铰链相同，所以固定铰支座的约束反力通常也用相互垂直的两个力Fcx和Fcy表示
15、。5）支座约束）支座约束01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析FcxFcyCR01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析将固定铰支座用几个滚轴支承在支承面上，就称为可动铰支将固定铰支座用几个滚轴支承在支承面上，就称为可动铰支座。可动铰支座的受力与链杆约束相同，因此可动铰支座的约束座。可动铰支座的受力与链杆约束相同，因此可动铰支座的约束反力垂直于支承面，通过铰链中心指向未定。反力垂直于支承面，通过铰链中心指向未定。（2 2）可动铰支座）可动铰支座01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职
16、业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析FRC01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析 杆件不能沿任何方向移动和转动，称为固定端。杆件不能沿任何方向移动和转动，称为固定端。固定端约束的反力为一个方向待定的力和一个转向待定的力偶。通固定端约束的反力为一个方向待定的力和一个转向待定的力偶。通常方向待定的力用互相垂直的力常方向待定的力用互相垂直的力FcxFcx和和FcyFcy表示。而转向待定的力表示。而转向待定的力偶表示限制构件转动的约束作用。偶表示限制构件转动的约束作用。FAxFAyAM（3 3）固定端支座）固定端支座01结构计算简图与物体受
17、力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析约束类型链杆约束支座约束固定铰支座光滑接触面约束光滑铰链约束固定端支座可动铰支座柔索约束小小 结结01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析2 2、物体的受力分析和受力图、物体的受力分析和受力图1 1）研究对象与受力图的概念）研究对象与受力图的概念 解决力学问题时，首先需要确定研究的物体，即确定解决力学问题时，首先需要确定研究的物体，即确定研究对象研究对象；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（
18、情况（受力的作用位置和作用方向受力的作用位置和作用方向），这个过程称为物体的），这个过程称为物体的受力分受力分析析。 作用在物体上的力有：作用在物体上的力有： 一类是：主动力一类是：主动力, ,如重力如重力, ,风力风力, ,土压力。土压力。 二类是：被动力，即约束力。二类是：被动力，即约束力。 01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析 选研究对象；选研究对象； 取分离体；取分离体； 先画上主动力；先画上主动力； 根据约束类型，画出约束反力。根据约束类型，画出约束反力。受力图：为了清析地表示出物体的受力情况，须将被研究物体从周围的物体中分离出
19、来，单独画出它的简图，并把研究对象所受的主动力和约束反力全部画出来，这样得到的图形称为物体的受力图。2）画受力图的步骤）画受力图的步骤01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析GCBFTBGCOBAFNC画出球画出球O的受力图。的受力图。 解： 1、选研究对象，取出分离体。 2、画出主动力。 3、画出约束反力。01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院第二章 平面力系ABCFP2画出梁AB的受力图FP145FAyFBABCFAxFP2FP14501结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析画出画出ACAC、CDCD及及整体的受力图整体的受力图FP1AECDFP2BFFDFP2FCYFCXCDFBFP1FAYFAXFCXFCYCABFDDFP2FBBCFP1FAYFAXA01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析FPCBA6030FABFBAABFBAFPBFCFBCCBFABFCBFP试画出整体、试画出整体、AB、BC及销钉及销钉B的受力图。的受力图。FBC CBA01结构计算简图与物体受力分析(1) 天津铁道职业技术学院项目一 结构计算简图与物体受力分析01结构计算简图与物体受力分析(1)