1.画受力图时,一定要先取分离体,再画受力图。取分离体实质上是暴露或显示物体间相互作用的一种方式,只有把施力体和受力体分离开来,才能将它们之间的机械作用以力代替。另外,工程上所要的分析结构或机构一般很复杂,如果不取分离体来画受力图,往往分不清施力体和受力体,分不清内力和外力,容易出错。因此,根据题目的要求,选定某个或某些刚体作为研究对象后,一定要画出分离体,在分离体上画出受力图,对此不应怕麻烦。 2.如何判别二力刚体。在工程实际中遇到的二力刚体,有以下特点:(1)刚体不受任何主动力的作用(包括不计自重);(2)刚体只受两个约束,而且每个约束都可用一个约束反力代替。凡是满足以上两点的刚体,不论形状如何都为二力刚体。
3.光滑圆柱铰链连接是工程中各构件相互连接的主要形式,因此,认清光滑圆柱铰链的结构及其约束反力的方向特点是顺利进行受力分析的关键一环。当一个光滑圆柱销钉与两个或两个以上带有相同孔径(其值略比销钉直径大)的构件呈光滑接触时,这种约束即为光滑圆柱铰链约束。其约束的特点是能完全限制各被连接物体之间沿销钉径向的任何相对位移,而不能限制它们绕销钉轴向的任何相对转动,因此,各连接构件与销钉鞋之间的接触是销钉某条母线的光滑接触,其约束反力经过接触点并沿销钉的径向,被销钉连接的各构件间没有直接的相互作用,它们都分别只与销钉产生相互作用,根据同向平行力系必存在合力,任一被连构件与销钉之间可等效为一对作用与反作用力,且这对相互作用力的作用线必通过销钉中心。由于接触的销钉母线的位置及其等效的约束反力的大小,都与被连构件的受力相关,故被连构件所受到的销钉约束反力的大小和方向都不能直接确定,通常用过销钉中心,且在销钉横截面内两已知方位的正交分量来表示,即把大小和方向这两个未知因素转化为两个方位已知而其代数值未知的两未知因素。只有在某些特殊情况,如被连构件为二力刚体或三力平衡或力偶平衡或平行力系平衡时,销钉的约束反力的方向才可直接确定,此时只剩下约束反力的大小未知。当不需要单独分析销钉受力时,通常将销钉附带于某一个或几个与其相连的物体上,再分析这组合体的受力。因销钉与这个组合体内与其相连的构件间的相互作用力为组合体的内力,故在画此组合体的受力图时不把它们画出。
?例1 图(a)所示结构,直杆AB和曲杆BC在B处相互铰接,受主动力P的作用,若不
计自重和摩擦,试画出两杆各自的受力图。
1
?P例2 如图(a)所示的构架,主动力水平向右地作用于铰链A上,CD为水平张紧的绳
子,若不计自重和摩擦,试画出两杆的受力图。
??例3 图(a)所示平衡系统,已知主动力P和Q,若不计各杆自重和各接触处摩擦,试画出
各杆的受力图。
??'QF以杆BC(带销钉B、C)为研究对象。先画主动力,B处受杆AB的反作用力B的作用,
?'C处受杆CE的反作用力FC的作用及大地的约束反力的作用,因其约束反力的方向无法直?c?cF接判定,故用两个正交分量F地x和地y表示,其受力图为图(d)。
习题
2
?P1 图(a)所示不计自重和接触处摩擦的刚杆AB,受铅垂力作用,试问其受力图(图b)
正确与否?为什么?
解:错误,因杆的B端受活动铰支座约束,其约束反力应与支承面垂直,正确的受力图为:
?2 图(a)所示构架,受水平主动力P作用,若不计各杆自重和各接触处摩擦,试问杆AB
的受力图(图b)正确与否?为什么?
解 错误,因为直角弯杆OC为二力杆,两刚体的正确受力图为:
3
??1和P2作用,若不计两杆自重和各接触处摩擦,试问杆3 图(a)所示构架,受主动力P?FAB的受力图(图b,且C沿OC杆向)正确与否?为什么?
解 错误,因为杆OC不是二力杆,两杆的正确受力图为:
注意:画正交分力时,其指向任意,但要符合牛顿第三定律。
4.等腰三角形构架ABC 的顶点A、B、C 都用铰链连接,底边AC 固定,而AB 边的中点D 作用有平行于固定边AC 的力F,如图所示。不计各杆自重,试画出AB 和BC 的受力图。 答: 杆BC 为二力杆,杆AB 所受的力有两种表示方法(画出一种即可),如图。 NB NB B N B B B D E D H F F D F C NAy A C A A N NAx NA
4
5. 试分别画出圆板及杆AB的受力图。已知如图,不计各杆自重。
解:答: 杆BC 为二力杆,杆AB 所受的力有两种表示方法(画出一种即可),如图。
B N NP
P B B 600R BC NA C
2 RBC
N2
A
XA A RA YA
F1=2.5kN,F3=1.5kN, 画杆件轴力图。
解:1)截面法求AC段轴力,沿截面1-1处截开,取左段如图所示
∑Fx=0 FN1-F1=0 得:FN1=F1=2.5kN
2)求BC段轴力,从2-2截面处截开,取右段,如图所示
∑Fx=0 –FN2-F3=0 得:FN2= - F3=-1.5kN
(负号表示所画FN2方向与实际相反) 3) AB杆的轴力图
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