《第4章平面力系的简化与平衡方程精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章平面力系的简化与平衡方程精选PPT.ppt（39页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第4章平面力系的简化与平衡方程第1页，本讲稿共39页4.1平面任意力系向一点的简化平面任意力系向一点的简化主矢和主矩主矢和主矩4.1 平面任意力系向一点的简化第2页，本讲稿共39页4.1 平面任意力系向一点的简化第3页，本讲稿共39页注意事项注意事项 1 主主矢矢R0一一般般不不与与原原力力系系等等效效，不不是是原原力力系的合力；系的合力；2 主矢与简化中心的位置无关；主矢与简化中心的位置无关；3 主矩与简化中心的位置有关。主矩与简化中心的位置有关。4.1 平面任意力系向一点的简化第4页，本讲稿共39页4.2 平面任意力系简化结果的讨论平面任意力系简化结果的讨论1.R0=0,M0 02.R0
2、0,M0=03.R0 0,M00合力偶合力偶合合 力力合合 力力 (还可以再简化还可以再简化)4.2 平面任意力系简化结果的讨论4.R0=M0=0 零力系零力系(平衡力系平衡力系)第5页，本讲稿共39页 一般一般力系简化结果的应用力系简化结果的应用研研 究究:力系如图所示力系如图所示,若若FT、FQ、h、e等为已知，求：等为已知，求：1.1.向向C点简化结果点简化结果2.2.求图中力系的求图中力系的合力作用线。合力作用线。4.2 平面任意力系简化结果的讨论第6页，本讲稿共39页解：解：1向向C点简化结果点简化结果解得：主矢与解得：主矢与x、y轴正向夹角为轴正向夹角为4.2 平面任意力系简化结果
3、的讨论第7页，本讲稿共39页2图中力系的合力作用线图中力系的合力作用线4.2 平面任意力系简化结果的讨论第8页，本讲稿共39页4.3平面任意力系的平衡条件平面任意力系的平衡条件平衡方程平衡方程 对于对于平面一般力系平面一般力系，平衡条件为：，平衡条件为：R0=M0=0 4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第9页，本讲稿共39页 对于对于平面一般力系平面一般力系，平衡方程为：，平衡方程为：F Fx x=0,=0,F Fy y=0,=0,MMO O=0=04.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第10页，本讲稿共39页B BA Ax xB BA AB BA Ax x x xA A A A、B B
4、B B连线不垂直连线不垂直连线不垂直连线不垂直于于于于x x轴轴轴轴A A A A、B B B B连线不垂直连线不垂直连线不垂直连线不垂直于于于于x x轴轴轴轴A A A A、B B B B、C C C C三点不三点不三点不三点不在同一条直线上在同一条直线上在同一条直线上在同一条直线上A A A A、B B B B、C C C C三点不三点不三点不三点不在同一条直线上在同一条直线上在同一条直线上在同一条直线上BC CBAC C C C4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第11页，本讲稿共39页平面一般力系平衡方程平面一般力系平衡方程的应用举例的应用举例1 14.3 平面任意力系的平衡条件平衡
5、方程第12页，本讲稿共39页例例1：图示结构：图示结构，若，若 F P 和和l已知，已知，确定四种情形下的约束力确定四种情形下的约束力AC CB Bl ll ll lC CB Bl ll ll ll ll llll lFPl ll ll lA AB BD DC CMM=F FP P l ll ll ll lA AB BD DC CF FP Pl lA Al lB BD DC CMM=F FP P l ll4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第13页，本讲稿共39页第第第第 一一一一 种种种种 情情情情 形形形形F FA AF FCXCXl lA AB BC Cl ll lD DMM=F FP
6、 P l l MC(F)=0 :l lA Al lB BD DC CMM=F FP P l llF FCYCYFCX=FA=FP FX=0 :FA=FP FY=0 :FCY=04.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第14页，本讲稿共39页第第第第 二二二二 种种种种 情情情情 形形形形F FCyCyl ll ll lA AB BD DC CF FP PF FP PF FA Al lA AB BC Cl ll lD DF FCxCx4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第15页，本讲稿共39页 MME(F)=0 :MA(F F)=0 :)=0 :MC(F F)=0 :FCx l-F FP 2l=
7、0-FA l-FP P 2l=0-FCy 2l-FA l=0F FCx=2=2FP P,FCy=F FP P,FA=-2F FPE4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第第第第 二二二二 种种种种 情情情情 形形形形第16页，本讲稿共39页l ll lF FP PA AB BD DC CF FBCBCF FAyAyF FAxAxd d第第第第 三三三三 种种种种 情情情情 形形形形AC CB Bl ll ll lC CB Bl ll ll ll ll llll lF FP PF FP P4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第17页，本讲稿共39页l ll lF FP PA AB BD DC
8、CF FBCBCF FAyAyF FAxAxd dF FBC BC d d-F FP P 2 2l l=0=0FBC=22FP MMB B(F F)=0 :0 :-FAy l l-F FP P l l=0=0FAy=-FP Fx=0 :F FAx+F+FBCcos =0FAx=-2-2FP第第第第 三三三三 种种种种 情情情情 形形形形4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第18页，本讲稿共39页l ll ll lA AB BD DC Cl ll lA AB BD DF FAxAxF FAyAyF FBxBx F FByBy B BC CF FBxBxF FByByF FCyCyF FCxCx
9、MM=F FP P l lMM=F FP P l l分析分析分析分析BCBC和和和和ABDABD杆受力杆受力杆受力杆受力第第第第 四四四四 种种种种 情情情情 形形形形4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第19页，本讲稿共39页F FBxBxF FByByF FCxCxF FCyCyMM=F FP P l lB BC C考察考察BC杆杆杆杆 的平衡的平衡 F Fx x=0 :F FBx-FCx=0 FCx=F=FBxBx F Fy=0 :=0 :FBy-FCyCy=0 FCy=FBy MB(F)=0 :)=0 :FCylBC+F FP l=02=-FP 2FCy=FBy4.3 平面任意力系的
10、平衡条件平衡方程第20页，本讲稿共39页F FAyAyF FAxAxl ll lA AB BD DF FBxBx F FByBy 考察考察考察考察ABD杆杆 的平衡的平衡C MMB B(F F)=0 :)=0 :MMA A(F F)=0 :)=0 :MMC C(F F)=0 :)=0 :F FAyAy=0 0F FAxAx=-F=-FP P4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第21页，本讲稿共39页l ll ll lA AB BD DC Cl ll lA AB BD DB BC CMM=F FP P l lMM=F FP P l lF FC CF FB BF FB B F FA A 更简单的
11、更简单的 方方 法法?4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第22页，本讲稿共39页?关于平衡对象关于平衡对象关于平衡对象关于平衡对象 的选择的选择F FA A 能不能以整体能不能以整体 为平衡对象为平衡对象为平衡对象为平衡对象l ll ll lA AB BD DC CMM=F FP P l ll ll ll lA AB BD DC CMM=F FP P l lF FC C4.3 平面任意力系的平衡条件平衡方程第23页，本讲稿共39页平衡方程应用举例平衡方程应用举例（2 2）4.4 物体系统的平衡问题物体系统的平衡问题 4.4 物体系统的平衡问题第24页，本讲稿共39页 由两个或两个以上刚体由
12、两个或两个以上刚体组成的系统，称为组成的系统，称为刚体系刚体系统。统。刚体系统平衡问题的特刚体系统平衡问题的特点是：仅仅考察系统整体点是：仅仅考察系统整体平衡，无法求得全部未知平衡，无法求得全部未知力。力。刚刚体体系系统统4.4 物体系统的平衡问题第25页，本讲稿共39页求解物系问题的一般方法求解物系问题的一般方法先研究整体，再研究一部分；先研究整体，再研究一部分；先研究一部分，再研究另一部分或整体。先研究一部分，再研究另一部分或整体。4.4 物体系统的平衡问题第26页，本讲稿共39页例例2：由直角弯杆：由直角弯杆AC及直杆及直杆及直杆及直杆BCBC组成的组成的组成的组成的结构，其上作用的荷结
13、构，其上作用的荷结构，其上作用的荷结构，其上作用的荷载如图所示。已知：载如图所示。已知：载如图所示。已知：载如图所示。已知：q1=3kN/m，q2 2=0.5kN/m=0.5kN/m，M=2kNmM=2kNm，求固定端求固定端求固定端求固定端A A与支座与支座B B的约束反力的约束反力的约束反力的约束反力和铰链和铰链和铰链和铰链C C的内力。的内力。的内力。的内力。4.4 物体系统的平衡问题第27页，本讲稿共39页解：（解：（解：（解：（1 1）先取附属部分）先取附属部分）先取附属部分）先取附属部分BC为为研究对象研究对象受力图如图受力图如图受力图如图受力图如图b b所示，其中所示，其中所示，
14、其中所示，其中F F2 2=2q=2q2，作用于作用于作用于作用于BC中点，中点，中点，中点，列出平衡方程并求解列出平衡方程并求解4.4 物体系统的平衡问题第28页，本讲稿共39页（2 2）再取主要部分）再取主要部分）再取主要部分）再取主要部分AC部分为研究部分为研究对象对象受力图如图受力图如图受力图如图受力图如图c c所示，其中：所示，其中：F F1 1=1/23q=1/23q1，F F3 3=1q=1q2 2列出平衡方程并求解列出平衡方程并求解列出平衡方程并求解列出平衡方程并求解4.4 物体系统的平衡问题第29页，本讲稿共39页例3：由折杆AC和BC铰接组成的厂房钢架结构如图所示。求解固定
15、铰支座B的约束力。4.4 物体系统的平衡问题第30页，本讲稿共39页（1）取整体为分离体，受力图如上，列平衡方程如下：解得：4.4 物体系统的平衡问题第31页，本讲稿共39页（2）取BC构件为分离体，受力图如上，列平衡方程如下：带入 的值，解得：4.4 物体系统的平衡问题第32页，本讲稿共39页解决物体系统平衡问题的方法及注意问题解决物体系统平衡问题的方法及注意问题解决物体系统平衡问题的方法及注意问题解决物体系统平衡问题的方法及注意问题（1 1 1 1）灵活选取研究对象。由于物系是由多个物体组）灵活选取研究对象。由于物系是由多个物体组）灵活选取研究对象。由于物系是由多个物体组）灵活选取研究对象
16、。由于物系是由多个物体组成的系统，所以选择哪个物体作为研究对象是解决物系成的系统，所以选择哪个物体作为研究对象是解决物系成的系统，所以选择哪个物体作为研究对象是解决物系成的系统，所以选择哪个物体作为研究对象是解决物系平衡问题的关键。平衡问题的关键。平衡问题的关键。平衡问题的关键。1 1）如整个系统的外约束力的全部或部分能够不如整个系统的外约束力的全部或部分能够不拆开系统而求出，可先求取整个系统为研究对象。拆开系统而求出，可先求取整个系统为研究对象。2 2 2 2）然后选择受力情形最简单，有已知力和未知力同时然后选择受力情形最简单，有已知力和未知力同时然后选择受力情形最简单，有已知力和未知力同时
17、然后选择受力情形最简单，有已知力和未知力同时作用的某一部分或某几部分为研究对象。作用的某一部分或某几部分为研究对象。作用的某一部分或某几部分为研究对象。作用的某一部分或某几部分为研究对象。3 3 3 3）研究对象的选择应尽可能满足一个平衡方程解一研究对象的选择应尽可能满足一个平衡方程解一研究对象的选择应尽可能满足一个平衡方程解一研究对象的选择应尽可能满足一个平衡方程解一个未知量的要求。个未知量的要求。个未知量的要求。个未知量的要求。4.4 物体系统的平衡问题第33页，本讲稿共39页（2 2 2 2）正确进行受力分析。求解物系平衡问题时，一般）正确进行受力分析。求解物系平衡问题时，一般）正确进行
18、受力分析。求解物系平衡问题时，一般）正确进行受力分析。求解物系平衡问题时，一般总要选择部分或单个物体为研究对象，由于物体间约束总要选择部分或单个物体为研究对象，由于物体间约束总要选择部分或单个物体为研究对象，由于物体间约束总要选择部分或单个物体为研究对象，由于物体间约束形式的复杂多样，必然对内约束力的分析带来困难。因形式的复杂多样，必然对内约束力的分析带来困难。因形式的复杂多样，必然对内约束力的分析带来困难。因形式的复杂多样，必然对内约束力的分析带来困难。因此，选择不同研究对象时，特别要分清施力体与受力体；此，选择不同研究对象时，特别要分清施力体与受力体；此，选择不同研究对象时，特别要分清施力
19、体与受力体；此，选择不同研究对象时，特别要分清施力体与受力体；内力和外力；作用力和反作用力的关系等等。在整体、内力和外力；作用力和反作用力的关系等等。在整体、内力和外力；作用力和反作用力的关系等等。在整体、内力和外力；作用力和反作用力的关系等等。在整体、部分和单个物体的受力分析时，同一处的约束反力前后部分和单个物体的受力分析时，同一处的约束反力前后部分和单个物体的受力分析时，同一处的约束反力前后部分和单个物体的受力分析时，同一处的约束反力前后要画一致。要画一致。要画一致。要画一致。4.4 物体系统的平衡问题第34页，本讲稿共39页4.5 平面平行力系的平衡方程平面平行力系的平衡方程平面平行力系
20、的平衡方程：平面平行力系的平衡方程：A、B的连线不能与各力作用线平行的连线不能与各力作用线平行4.5 平面平行力系的平衡方程第35页，本讲稿共39页例题例题例例2：塔式起重机如图所示，：塔式起重机如图所示，机架自重机架自重W=700KN，作用作用线通过塔架轴线。最大起线通过塔架轴线。最大起重量重量W1=200KN，最大吊臂最大吊臂长为长为12m，平衡块重平衡块重W2，它到塔架轴线的距离为它到塔架轴线的距离为6m。为保证起重机在满载和空载为保证起重机在满载和空载时都不翻倒，试求平衡块的时都不翻倒，试求平衡块的重量应为多大。重量应为多大。4.4 平面平行力系的平衡方程第36页，本讲稿共39页FAFBW=700KNW1=200KN4.4 平面平行力系的平衡方程第37页，本讲稿共39页第第4章平面力系的简化章平面力系的简化与平衡方程与平衡方程4.1平面任意力系向一点的简化平面任意力系向一点的简化主矢和主矩主矢和主矩4.2平面任意力系简化结果的讨论平面任意力系简化结果的讨论4.3平面任意力系的平衡条件平面任意力系的平衡条件平衡方程平衡方程4.4物体系统的平衡问题物体系统的平衡问题4.5平面平行力系的平衡方程平面平行力系的平衡方程总 结第38页，本讲稿共39页作 业4-3、4-5、4-6、4-11、4-14、4-15、4-16、4-17第39页，本讲稿共39页