理论力学万能解题法(5)

2019-02-14 21:56

【6】

3-30 由直角曲杆 ABC,DE,直杆 CD 及滑轮组成的结构如图 3-30a 所示,杆 AB 上作用有水平均布载荷 q 。不计各构件的重力,在 D 处作用 1 铅垂力 F,在滑轮上悬吊一重为 P的重物,滑轮的半径 r???a ,且 P???2F , CO???OD 。求支座 E 及固定端 A 的约束力。

{说明}:可以看出,该题实际上就是前文【例3】演变而来。方法自然同【例3】。实际上,读者只需作几道典型问题,其他题目进图形表面不同而已,按本文的扥分析思路,将发现其实际是相同的。如上述几题。

前文例3图 【7】

3-31构架尺寸如图 3-31a 所示(尺寸单位为 m),不计各杆的自重,载荷 F???60 kN 。 求铰链 A,E 的约束力和杆 BD,BC 的内力。

[解法提示]:6个未知力,列6个方程即可。【整体】、【AB】、【EC】,每个均可列3个方程,3选2即可。

【说明】(1)若仅求杆 BD,BC 的内力,2个未知力,故需列2个方程。 按解题套路,【AB:

?MA?0],【再EC:?ME?0】

【8】

3-32构架尺寸如图 3-32a 所示(尺寸单位为 m),不计各构件自重,载荷 F1???120 kN , F2???75 kN 。求杆 AC 及 AD 所受的力。

[解法提示]:2个未知力,列2个方程,但因为闭合回路,且D处力方向一致,一般需利用,故列3个方程。【整体: 【9】

?MA,【AD+AC+CD:,【AD+AC+CD+BC:, ?0】?MC?0】?MB?0】

3-32构架尺寸如图 3-32a 所示(尺寸单位为 m),不计各构件自重,载荷 F1???120 kN , F2???75 kN 。求杆 AC 及 AD 所受的力。

[解法提示]:2个未知力,列2个方程,但因为闭合回路,且D处力方向一致,一般需利用,故列3个方程。【整体:

?MA,【AD+AC+CD:,【AD+AC+CD+BC:, ?0】?MC?0】?MB?0】

(二)平面桁架(来自哈尔滨工业大学理论力学(第七版)课后题)

【1】

3-19 构架由杆 AB,AC 和 DF 铰接而成,如图 3-19a 所示,在杆 DEF 上作用 1 力偶矩为 M 的力偶。各杆重力不计,求杆 AB 上铰链 A,D 和 B 受力。

[解法提示]:求杆 AB 上铰链 A,D 和 B 的共6个未知力,故需列6个方程。 按解题套路,

【先整体:3个方程,未引入新

第3章 空间力系的简化和平衡

一 问题

问题1:本章应注意问题有哪些? 答:①力偶的合成方法;

②空间力系最终简化结果; ③力螺旋;

④如何选取合适的轴对其取矩 问题2:一般解题方法是什么?

答:a) 对轴而不是对点取矩(说明:平面问题的对点取矩实际上也是对轴取矩)

b) 选取轴AB的原则

先选取A点;未知力最多的汇交点,

① B点为其他未知力最多的汇交点

再选取B点:

②或AB,使其他未知力最多的与AB平行

二 典型习题

以下通过例题来演示上述介绍的方法。 【例1】力对任意轴的矩问题。何锃例题3.3.

长方体各边长分别为a?b?0.2 m, c?0.1 m,沿对角线AB作用的力F?106 N。求力F对轴??之矩。

解:因为??轴通过O点,因此我们先求力F对O点之矩MO(F)。

????AB10F?F?106?(?0.2i?0.1j?0.1k)AB6??20i?10j?10k ????OA?0.2i?0.1j

力F对O点之矩为

a i????MO(F)?OA?F?0.2?i?2j?4kj0.1k0

?201010因此,力F对轴??之矩为

????OC165M??MO(F)??MO(F)?(2i?k)? Nm

OC55【例2】求合力偶问题问题。何锃课后习题3.7.

将图示三力偶合成。已知F1?F2?F3?F4?F5?F6?100 N,正方体每边长L?1 m。

[解法提示]:1) 若按一般万能方法,无论力偶在何任意面上,通过平面3点坐标,得到平

面的平面方程,由此得到该平面的法向单位矢量ni,则该平面的力偶

矩mi??mini。再将各mi的各分量相加即可。

比如OAB平面,由

得到OAB平面方程Ax+By+Cz+D=0,则ni=(Ai+Bj+Ck)/ A2+B2+C2,方向由平面方程中OAB的顺序,用右手安培定则确定。

2)具体针对此题,用空间解析几何的其他方法将更简单。但因为上述方法对任意力偶合成均适用,故推荐使用此法。

【说明】何锃课后习题3.8,3.113.13,解法与此类似。


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