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1、附录附录A：平面图形的几何性质：平面图形的几何性质 AFN EALFlNPIT PGITL A.1 静矩和形心AyxdASAyXyXdAOAxydASAxdAxAAydAyAASxyASyxxASyyASx当截面由若干简单图形组成当截面由若干简单图形组成niiiyxAS1niiixyAS1xyxASyyASxv2、截面对形心轴的静矩为零v3、若截面对某轴的静矩为零，则该轴必为形心轴v1、 截面图形的静矩是对某一坐标轴定义的，固静矩与坐标轴有关 如图所示将截面任意分为两部分A1与A2，证明这两部分面积对整个截面形心轴xc的面积矩绝对值相等。1A2ACcx设：A1，A2对xc轴的静矩分别为Sxc1
2、和Sxc221xcxcxcSSS021xcxcSS21xcxcSS证毕 试确定图示梯形面积的形心位置，及其对底边的静矩。解：解：图形对底边的静矩图形对底边的静矩2211yAyASx3213221hahhbhbah262形心位置形心位置abhxyOC1xC2x0 xASyxbahbah2262babah2320201001001001002020A A1 1A A2 2y yc1c1y yc2c2x xy yo o例题求图示图形的形心0cxiiiciixciiiciiycAyAASyAxAASxmmAAyAyAyccc402010020100702010010201002122114040C C
3、8080例题例题求图示图形的形心求图示图形的形心0cxmmyc4521020020200210010200)10(20200321322113AAAAyAyAycyccc202020020020020010101010A A1 1A A3 3A A2 2y yc1c1y yc3c3y yc2c2x xy y6565155155C CdAyIx2dAxIy2xydAIxyyxyxdAOA.2 极惯性矩、惯性矩和惯性积dAIP2 性 质：1、惯性矩和惯性积是对一定轴而定义的，惯性矩和惯性积是对一定轴而定义的，而极惯矩，是对点定义的。而极惯矩，是对点定义的。2、惯性矩和极惯矩永远为正，惯性矩和极惯矩
4、永远为正，惯性积可能为正、为负、为零。惯性积可能为正、为负、为零。3、任何平面图形对于通过其形任何平面图形对于通过其形心的对称轴和与此对称轴垂直的轴心的对称轴和与此对称轴垂直的轴的惯性积为零。的惯性积为零。o)(12xx1xydAdAyyxAxyxydAIdAxyxydAAA2204、对于面积相等的截面，截面相对于坐标轴对于面积相等的截面，截面相对于坐标轴分布的越远，其惯性矩越大。分布的越远，其惯性矩越大。xdAyxdAy5、组合图形对某一点的极惯性矩或对某一轴的惯性矩、惯性积组合图形对某一点的极惯性矩或对某一轴的惯性矩、惯性积niPiPII1niyiyII1nixixII1nixyixyII
5、1惯性半径：dAxyOxy 任意形状的截面图形的面积为A，则图形对y轴和x轴的惯性半径分别定义为AIiyyAIixx惯性半径的特征： 1.惯性半径是对某一坐标轴定义的。 2.惯性半径的单位为m。 3.惯性半径的数值恒取正值。AaIIxcx2abAIIxcycxyA.3 平行移轴公式、组合图形的惯性矩和惯性积CxcycyxObadAcycxAxdAyI2ACdAay2AcdAy2AcdAya2AdAa2xcIAa2AccyAdAyAbIIycy2在所有相互平行的坐标轴中，图形对形心轴的惯性矩为最小，但图形对形心轴的惯性积不一定是最小 试求图示三角形：（1）对x轴静矩；（2）对x轴的惯性矩；（3）
6、对x1轴的惯性矩。cxAyS xb/2b/2h/2h/2Oyx1322hhbh122bhydyAxdAyI2222hhbdyy123bh12213bhIx243bh23221bhhIIxcxxc2322bhhhIIxcx262423bhhbhIxc363bhIxc9236331bhbhIx43bh例：圆形（实心、空心）例：圆形（实心、空心）yxrdrRAApdrI2rDrdr2202644DIIyxAApdrI2rDdrdr2222324D)1 (3244DDd 图示为三个等直径圆相切的组合问题,求对形心轴x的惯性矩.O1O2O3xcOO2 2、OO3 3到到x xc c轴的距离轴的距离dd6
7、32331OO1 1到到x xc c轴的距离轴的距离dd33233222422433464634642ddddddIx 64114d 静矩和形心AyxdASAyXyXdAOAxydASAxdAxAAydAyAASxyASyxxASyyASx当截面由若干简单图形组成当截面由若干简单图形组成niiiyxAS1niiixyAS1xydAyIx2dAxIy2xydAIxyyxyxdAO极惯性矩、惯性矩和惯性积dAIP2 惯性半径：dAxyOxy 任意形状的截面图形的面积为A，则图形对y轴和x轴的惯性半径分别定义为AIiyyAIixx惯性半径的特征： 1.惯性半径是对某一坐标轴定义的。 2.惯性半径的单
8、位为m。 3.惯性半径的数值恒取正值。AaIIxcx2abAIIxcycxy平行移轴公式、组合图形的惯性矩和惯性积CxcycyxObadAcycxAbIIycy2在所有相互平行的坐标轴中，图形对形心轴的惯性矩为最小，但图形对形心轴的惯性积不一定是最小xixII求图示图形对其形心轴求图示图形对其形心轴X XC C轴轴的惯性矩的惯性矩)()(CCCXXXIII442311213111211018720100)1040(20100121)2(121)()(mmhbhyhbAaIIcXXCC44231044720100)5080(10020121)(mmICX解解：4441063410)447187(
9、mmICX20201001001001002020A A1 1A A2 2y yc1c1y yc2c2x xy yo o4040C C8080XCA.4 惯性矩和惯性积的转轴公式、主轴和主矩XyOx1y1 2sincos221xyyxyxxIIIIII 2sincos221xyyxyxyIIIIII 2cos2sin211xyyxyxIIII 图形对通过同一坐标原点任意一对相互垂直坐标图形对通过同一坐标原点任意一对相互垂直坐标轴的两个轴惯性矩之和为常量轴的两个轴惯性矩之和为常量, ,等于图形对原点的极等于图形对原点的极惯性矩惯性矩PyxyxIIIII11主惯性轴:图形对某对坐标轴惯性积为零,这
10、对坐标轴称为该图形的主惯性轴主惯性矩:图形对主轴的惯性矩,称主惯性矩形心主轴:过形心的主轴称为主形心轴形心主矩:图形对形心主轴的惯性矩称为形心主矩已知：图形尺寸如图所示。已知：图形尺寸如图所示。 求：图形的形心主矩。求：图形的形心主矩。5027030300zyC I Iz z0 0= =I Iz z0 0()+()+I Iz z0 0()() 12103010300-93-312100721050-93-34844mm10042m10042.-3-362103010300109026-3-346010270 1050 10m2. 2. 确定形心主惯性矩确定形心主惯性矩 解：解：1 1、确定形心
11、位置、确定形心位置 33331333331027010501015010m=90mm300103010270105010iCiiCiiA yyA22试求形心主轴的位置及形心主矩。试求形心主轴的位置及形心主矩。解：1. 确定形心位置2.在形心位置处建立Cxy坐标,先分别求出三个矩形对于x、y轴的惯性矩和惯性积 ,得整个图形对于x,y 轴的惯性矩和惯性积。 3.根据上述结果确定主轴位置及形心主矩xyxcycc00483231075.51240020)401801801240180(2mmIX4810831.1mmIY4810592.218040100180(20mmabAIICCYXXY）5 .2
12、6)919. 3184. 5arctan(21)2arctan(210YXXYIIIa482288221004. 759. 24919. 3210210581. 7(4)(2120mmIIIIIIXYYXYXX根据公式根据公式,图形的形心主矩为：图形的形心主矩为：47221039. 54)(2120mmIIIIIIXYYXYXY0481075. 5mmIX4810831. 1mmIY在下列关于平面图形的结论中，（ ）是错误的。A.图形的对称轴必定通过形心；B.图形两个对称轴的交点必为形心；D.使静矩为零的轴必为对称轴。C.图形对对称轴的静矩为零；D在平面图形的几何性质中，（ ）的值可正、可负、
13、也可为零。A.静矩和惯性矩；B.极惯性矩和惯性矩；C.惯性矩和惯性积；D.静矩和惯性积。D 图示任意形状截面，它的一个形心轴zc把截面分成和两部分，在以下各式中，（ ）一定成立。0;.0;.CCCCZZZZIIBIIAZC。AADISC.0;.CCZZC 图a、b所示的矩形截面和正方形截面具有相同面积。设它们对对称轴x的惯性矩分别为 对对称轴y的惯性矩分别为 ，则（ ）。axIbxIayIbyIoxy)(aoxy)(b。，；，；，；，babababababababaIIIIDIIIICIIIIBIIIIAxxyyxxyyxxyyxxyy.C图示半圆形，若圆心位于坐标原点，则（ ）。，；，；，；
14、，yxyxyxyxII.II.II.II.yxyxyxyxSSDSSCSSBSSAxyD 任意图形的面积为A，x0轴通过形心C， x1 轴和x0轴平行，并相距a，已知图形对x1 轴的惯性矩是I1，则对x0 轴的惯性矩为（ ）。；AaDAaCAaBA1x021x021x0 x0II.II.II.0I.Ca1x0 xB 设图示截面对y轴和x轴的惯性矩分别为Iy、Ix，则二者的大小关系是（ ）。不确定。；.DIICIIBIIAxyxyxyyRRR2OxB 图示任意形状截面，若Oxy轴为一对主形心轴，则（ ）不是一对主轴。；yxODyxOCxyOBOxyA1311211.1O2OO3O1yyx1xCA. 形心轴； B. 主轴 C. 主形心轴 D. 对称轴 在图示开口薄壁截面图形中，当（ ）时，y-z轴始终保持为一对主轴。Oyx 任意图形，若对某一对正交坐标轴的惯性积为零，则这一对坐标轴一定是该图形的（ ）。BA. y轴不动，x轴平移；D. y、x同时平移。B. x轴不动，y轴平移；C. x轴不动，y轴任意移动；B本章作业A1，A3(c)，A6， A9，A16，A19