楼主需要补补课 上述用平面汇交力系可解 授人与鱼不如授人与渔) c) H) ~. |- |& p8 v
7 ~, W# Y9 b$ k" l) ~* @7 K% w% m
请看下面 力学教材
2 f. N6 J# [$ h( [6 x k8 c( j" Q1 q) i: d/ l" t8 g% [/ {
2.1 平面汇交力系
0 s# T' Q/ T6 J* s+ ~- W# ~. ~/ m9 [) C9 n
平面汇交力系的工程实例:( ]* M8 G: ^7 d, l
1 u& R' S% S1 A2 W! D; _. s7 D) j; u
4 n7 p9 k) X+ [% ^. o! y3 A6 j' I) X% c0 g% G1 I0 i
2.1.1 力的分解 0 {7 K$ ?/ Y& M/ ~( U) v
* g# M- Z* I1 q5 ~: j3 G
按照平行四边形法则,两个共作用点的力,可以合成为一个合力,解是唯一的;9 n. n4 j' g: G
1 m5 e5 K/ g% e' |/ d2 W
但反过来,要将一个已知力分解为两个力,如无足够的条件限制,其解将是不定的。4 _# f3 S' ~( d+ I! G9 t# M6 {
3 c( P. M" s$ f; _; a" v5 A2.1.2 力在坐标轴上的投影* S0 m+ I& K) J' Y F
4 m, x- @" U/ e R; ] ) u4 n- }! }3 Z' r. }) J
! i; a- Y7 u8 r6 i N; C2 {% [( p4 Q- E, }
注意:力的投影是代数量,它的正负规定如下:如由a到b的趋向与x轴(或y轴)的正向一致时,则力F的投影Fx(或Fy)取正值;反之,取负值。
9 J% l3 L$ z( g5 V
/ z9 L) c/ U# v" F' g
' G. [! D6 J( e$ t9 @5 a3 i
( ^: u" [% }; e3 R/ d) {8 [2 }! X2.1.3合力投影定理+ r8 H3 t/ }0 ~1 O; [% i
. n, [; w6 S$ b6 \& }* _2 g6 H
, H! F4 b+ ?: X: y- l
) u- B9 H8 {4 c8 Q# j; A3 Y7 Y3 n
% e6 M; o! Q% ]; X) ]$ {1 g
- K! f% F- R4 ?! z8 s
& a Q. b- h( _" [' j + K) [+ s) _/ ]- i( l. y
& w& G( L$ L& O+ c, b合力投影定理——合力在某一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。) B5 ^! W* |, n6 Q% ^
+ p$ Q) q3 s6 J6 O+ s Y& j
2.1.4 平面汇交力系的平衡条件 ( {2 h( }0 w! p1 @- E% t: \2 R- Y
" _) t6 i; B( a+ { _平面汇交力系可以合成为一个合力,即平面汇交力系可用其合力来代替。显然,如果合力等于零,则物体在平面汇交力系的作用下处于平衡状态。平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的合力F等于零。即* M8 C: J4 z3 p2 z1 k+ `
! G0 F1 F3 L3 ~
$ S$ m& F# F% R3 G8 v+ j# Z
* Z9 l8 s `' X9 x `+ G! O即0 F8 ^. G: h1 d( Q. d/ ?! H$ H
+ T3 Q$ P1 Y2 U6 E2 H" Q7 p, V
$ a1 i1 ]+ |( [/ y$ Q
. H3 u+ o6 g% M* B! u, y! t( @( d4 t* R b
力系中所有各力在两个坐标轴中每一轴上投影的代数和都等于零。这是两个独立的方程,可以求解两个未知量。
% B9 D% ?% B" M6 s8 `' {1 \% j9 C. ?! G' t6 E
例2-1 如图所示为一吊环受到三条钢丝绳的拉力作用。已知F1=2000N,水平向左;F2=5000N,与水平成30度角;F3=3000N,铅直向下,试求合力大小。(仅是求合力大小)
& A3 R" k- B# A; T4 n
" Z1 q; Q: ~, q" H+ P8 P3 l. G" H
9 K/ ?2 ^5 l1 z y0 X- f& k; |9 T8 V% ?, N! Q
例2-2 图示为一简易起重机装置,重量G=2kN的重物吊在钢丝绳的一端,钢丝绳的另一端跨过定滑轮A,绕在绞车D的鼓轮上,定滑轮用直杆AB和AC支承,定滑轮半径较小,大小可忽略不计,定滑轮、直杆以及钢丝绳的重量不计,各处接触都为光滑。试求当重物被匀速提升时,杆AB、AC所受的力。- J2 y4 R9 N" B
% o* r/ @ F% ^1 J2 U8 j; u
* h V! Y9 W2 r( S/ p
0 @. B {' v6 W3 t( N7 h K P解 因为杆AB、AC都与滑轮接触,所以杆AB、AC上所受的力就可以通过其对滑轮的受力分析求出。因此,取滑轮为研究对象,作出它的受力图并以其中心为原点建立直角坐标系。由平面汇交力系平衡条件列平衡方程有& Z: G' B* \6 h
1 j4 m2 R' W3 U6 J9 S
; a( U1 F/ T& C0 H- a/ \6 r5 Q. e) [+ z \% d# K: _
解静力学平衡问题的一般方法和步骤:
6 ?& Q( I# h- |! j, G7 f, X2 v- K4 Q9 \; H* M# u: k& N
1.选择研究对象 所选研究对象应与已知力(或已求出的力)、未知力有直接关系,这样才能应用平衡条件由已知条件求未知力;( p9 Q( [" }7 t, e1 v! I
# I0 A) f2 Q% |1 v2.画受力图 根据研究对象所受外部载荷、约束及其性质,对研究对象进行受力分析并得出它的受力图。
- B7 E# v3 s0 k# P- Q/ n4 u4 G% ~8 \1 F+ {+ a3 y, v& w0 h, i
3.建立坐标系,根据平衡条件列平衡方程 在建立坐标系时,最好有一轴与一个未知力垂直。& G) D9 H# g' }
! h2 L" o/ v2 S: W
在根据平衡条件列平衡方程时,要注意各力投影的正负号。如果计算结果中出现负号时,说明原假设方向与实际受力方向相反。" x( J$ ^2 }- i# F4 T/ b
8 q: V! V \5 R2 ` X4 n0 E2.2 力矩与平面力偶系! p: \4 V& w! A! O
# F+ |( |; V) w& I' P8 X
2.2.1 力对点之矩?(简称为力矩)
8 s* H0 r5 M7 m2 G7 X/ O9 O m% a4 t$ W2 u/ w! o
1.力对点之矩的概念
% }% p3 G, q) Y" \8 j5 E+ v8 P
* h N5 L$ ~0 _% ?! N6 y为了描述力对刚体运动的转动效应,引入力对点之矩的概念。( y8 s8 J% o. Q; s5 o7 H9 E y2 L) a; |
# f1 `1 m; q0 |0 ^ ' Z* e9 ?7 g! G- j6 ?
9 }7 a5 H6 z' T力对点之矩用Mo(F)来表示,即 Mo(F) = ± Fd+ s/ J5 `- n k- _
' K ?6 B- ?- ?, F ^一般地,设平面上作用一力F,在平面内任取一点O——矩心,O点到力作用线的垂直距离d称为力臂。5 j4 g. i5 q$ w
% {) W. k$ s6 F8 B) O
+ b0 w3 C# [+ A7 ~& [: E$ F- S, `8 a$ X+ y
Mo( F ) = ± 2△OAB 9 v q' x9 ]' g" k4 F' w
* [3 ]1 N: j: \2 b5 \6 \/ _力对点之矩是一代数量,式中的正负号用来表明力矩的转动方向。3 w- ]$ x7 T* ]5 C0 _2 K; ^7 @, B! H
7 C) R1 E8 j$ y# J; M矩心不同,力矩不同。
+ t4 f L" o3 ]
& G$ i8 j* Z5 b, h/ y规定:力使物体绕矩心作逆时针方向转动时,力矩取正号;反之,取负号。
9 I b4 o4 X3 }* W$ H$ o0 u& m: Y9 e3 S1 Y- ~% c a- q
力矩的单位是Nmm。# G& l+ B3 b( R1 `
& f- Q" m I8 {/ I由力矩的定义可知:$ D P3 q1 j- }% y
8 r& k' H+ ]0 N8 R+ O& x2 P; X(1)若将力F沿其作用线移动,则因为力的大小、方向和力臂都没有改变,所以不会改变该力对某一矩心的力矩。
' M7 C, r# i# Y2 ]- ?4 D+ P x
! j9 @, X: @# ?/ T" q# B7 J(2)若F=0,则Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,则d=0,即力F通过O点。 1 E+ e: v/ }0 J& W) _
# U! n1 s8 G3 I+ Z `3 K
力矩等于零的条件是:力等于零或力的作用线通过矩心。 ' j R5 {( L7 E7 e1 L4 H
& p" E( g9 |" f0 e: _; j% k6 b2.合力矩定理
9 K2 E* e* O; J1 j5 n6 E4 R; J& \' {1 G; q( g4 j, K1 ]! z
设在物体上A点作用有平面汇交力系F1、F2、---Fn,该力的合力F可由汇交力系的合成求得。
+ r% T" I* T \0 O$ n
/ k% }0 w- D9 ^! M. O + k5 o) q {8 e$ n# D
. Q) k k$ R' p) V* G+ d计算力系中各力对平面内任一点O的矩,令OA=l,则
6 v1 P9 M5 m5 N* Y& }/ e
) S# ^: ^' z: l) Q: T& CMo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl
( C, Y6 d, f" \9 w
7 l; D9 \* r. F3 A5 h. dMo(F2)=F2yl
# v. f1 Y( h- |
3 A. P4 c S( K/ Q5 h# A* v% FMo(Fn)=Fnyl1 i) z' |$ a/ J, X0 J
. y5 ~' T( N0 i
由上图可以看出,合力F对O点的矩为7 \8 {5 m4 a0 h0 P1 L! Q* ^
0 }2 s6 Z. u& a2 l$ l# l
Mo(F)=Fd=Flsina=Fyl
$ _! x* c- C; {3 ^7 v: E6 i3 e0 J1 j* c2 E! k% F5 w& O8 P
据合力投影定理,有
5 D3 V# _6 I' F
& D7 I" A5 h q/ T- u6 b; vFy=F1y+F2y+---+Fny$ b* _) H/ M8 N3 y0 M
# t) b( z0 i0 j! h: ]
Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl& _2 {! E% a( Y. ^4 M7 {
, V3 N9 g: W5 l: D7 f" _5 x
即
( D) L6 `2 |: s3 ]2 a$ Z
) X5 T0 F# r6 u0 W: D7 PMo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)% }& r! b, L4 Q2 d3 R0 A+ W
' L \7 Y. b1 w ! b5 n/ R6 o# s; S D
4 Q. I: G% d8 X5 m) r/ [, O合力矩定理:平面汇交力系的合力对平面内任意一点之矩,等于其所有分力对同一点的力矩的代数和。
9 D+ R8 l8 R, k$ e4 S K6 j, j ^& ?: j! v5 ]
3.力对点之矩的求法(力矩的求法)( X2 M8 I* [ F, G1 @# Y
9 h2 s3 C1 Q9 }1 o8 l
(1)用力矩的定义式,即用力和力臂的乘积求力矩。 ) D$ g& m E+ ?) E; X8 o! Z4 Z ^) e
3 S. o# u+ K7 {6 r2 W8 i" w/ d
注意:力臂d是矩心到力作用线的距离,即力臂必须垂直于力的作用线。?
" S! ^$ d, b- k, r% w2 C0 x6 y! k2 S5 D1 I8 E- \
(2)运用合力矩定理求力矩。力分解2 N1 [" F+ o4 W. q
. L& _0 [/ X$ M8 T% z- x$ }例2-3 如图所示,构件OBC的O端为铰链支座约束,力F作用于C点,其方向角为 α ,又知OB= l ,BC= h ,求力F对O点的力矩。
; t5 T6 I6 ^. l J3 }5 T$ g5 N$ X K% j) k9 n) }) ^4 q
/ z6 d8 i5 l( ^3 }+ \# B
7 L1 C9 e( I% v0 J
解 (1)利用力矩的定义进行求解
0 _6 E* r, F" }# |& r2 i: k2 ?& z* ^7 h% z& a* D- S9 @/ r2 l, A
- l3 d, r) w: z" E7 V+ h
% y/ E3 V1 `$ @如图,过点O作出力F作用线的垂线,与其交于a点,则力臂d即为线段oa 。再过B点作力作用线的平行线,与力臂的延长线交于b点,则有
6 y0 I4 j: `; _& O: _3 S
9 s3 @6 ~+ g2 @# g$ _0 L* {6 k 8 F0 K. Q- w1 k, M o
: {7 J, H, q9 Q) J
(2)利用合力矩定理求解
7 `4 t t' {3 d- s' X; ~% M9 c0 W, F+ g! a
将力F分解成一对正交的分力+ i5 X$ a) ~# i5 ^$ T
, m0 z' u+ |4 k+ l/ x/ M% u
1 r$ f9 w* {# ~( G5 E& R" ^7 Q
8 F8 Q, ]7 j2 u% j, S5 Y6 C9 o力F的力矩就是这两个分力对点O的力矩的代数。即
0 X1 ?6 B4 n( n. y! R8 r' U, [3 m
/ F. c* n! ]+ l( Q8 J) S7 }Mo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa). b7 a; u0 K$ c: t
a) x0 @/ e6 R3 V5 u2.2.2力偶及其性质
7 j2 A/ p9 o5 r, R4 i+ x4 P( i- g6 T1 h# ^* P2 n+ W
1.力偶的定义
6 i5 J$ y& r0 i) M: d% Z: V2 `% m
在工程实践中常见物体受两个大小相等、方向相反、作用线相互平行的力的作用,使物体产生转动。例如,用手拧水龙头、转动方向盘等。
( O5 g! ?5 \: z2 j7 C, D0 c& i2 _# ^% Y8 H% C
5 n" P$ L( D, _+ X; h4 x
, d: K" ]8 a" l' x/ N, p力偶——大小相等、方向相反、作用线相互平行的两力,如图中的力F与F'构成一力偶。记作(F,F')4 t. q; t/ j/ B2 ^. U3 w; U0 r
( `$ w6 N H* a3 ~, T X! z力偶作用面——两个力所在的平面; M0 i( H- o) R+ I- U! a
( b, o/ E% O7 s$ f+ G: M力偶臂——两个力作用线之间的垂直距离d1 K9 T. v- k2 d8 @* X1 h
! G V; ~- o8 t# X力偶的转向——力偶使物体转动的方向 ) ~5 e2 J, h3 C3 W6 W! u! b7 Q$ B
+ T2 w) }/ {% e; g: }
力偶只能使物体转动或改变转动状态。怎样度量? Y. [& R6 ~ [ H7 @) \
6 N! ^) c. z2 n力使物体转动的效应,用力对点的矩度量。
( m( \" K& U& r3 K. [2 n
. {2 O; R1 h/ ^, o9 |# k. u设物体上作用一力偶臂为d的力偶(F,F'),该力偶对任一点O的矩为( E: _- S( f6 y) T
6 |" T `- s7 `3 M8 }" z
7 N) ?; j, L4 N6 W
9 F* i4 F* n. U7 p
Mo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd 8 z% l* F4 ^4 J" n7 }+ W I
7 t2 a! X- z1 E3 g由于点O是任意选取的,故力偶对作用面内任一点的矩=力偶中力的大小和力偶臂的乘积(与矩心位置无关)& P# r+ n9 E3 e# |: ?$ B! x
+ w' J F2 `* r
力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘积,记作M(F,F')或M
* i$ @& s# d; E$ S% H6 L
7 O$ i/ Y2 Z, U1 O BM(F,F')=±Fd 规定:力偶逆时针转向时,力偶矩为正,反之为负。
% |' G4 n2 T- ]5 C
$ O! Q9 ~# D8 u7 E, X力偶矩的单位是Nmm。 力偶同力矩一样,是一代数量。8 s3 P; q8 q4 p' I
. i9 Q5 p9 X" P5 qMo(F) = ± Fd , p: v$ @4 }. i* R
5 I% V* P1 ?3 s9 t; t* Q4 U力偶的三要素——大小、转向和作用平面$ D. L% ^0 I, x- L6 z
' O* `1 d4 m. u* |* M5 ~7 t8 ~
2.力偶的性质
2 c. w, d$ N/ r" P% p" r) S' t5 u# K- V* A# d! g' `
(1)力偶无合力。3 O& H) T0 @9 o$ Y8 X
- U" J- Y& U" T+ w/ D力偶不能用一个力来等效,也不能用一个力来平衡。
+ G$ e0 a& ~3 V) q7 Z0 v1 A: b) ]* T7 o6 V* U6 _0 a( ~. f
可以将力和力偶看成组成力系的两个基本物理量。
1 t" m" S7 u. T/ e% ]7 m p' a
. o: i2 j( {3 N4 H% f3 ?% T h(2)力偶对其作用平面内任一点的力矩,恒等于其力偶矩。 1 x% E( \9 a; Q# N4 ^7 K9 b7 o
8 ^% G$ N# ?7 M+ s
(3)力偶的等效性力偶的等效性——作用在同一平面的两个力偶,若它们的力偶矩大小相等、转向相同,则这两个力偶是等效的。
+ L9 s; h7 Y! K- N5 Q1 j. V, z
/ P. a" I6 I& k. C6 ~; \# X力偶的等效条件: 7 j) Q3 r2 I" ?0 y5 H2 U" }$ R" D
( m, j* X, x# o. o; J1)力偶可以在其作用面内任意移转而不改变它对物体的作用。即力偶对物体的作用与它在作用面内的位置无关。. q1 b% k r0 R" S
0 F! l" i0 u, a, v1 d8 T
2)只要保持力偶矩不变,可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短,而不会改变力偶对物体的作用。. ^, W% z1 D* C: }9 p3 E
* v9 L- `& x, m- t2.2.3平面力偶系的合成与平衡
" X6 R, G |7 c9 a% Z2 J
" N0 M, t& |' q平面力偶系——作用在刚体上同一平面内的多个力偶。1 a& z, {+ X& L* Q7 N
8 k4 D7 d# E7 e% j9 I1.平面力偶系的合成
% T; O8 A# Z4 F1 r2 ^/ w8 c! @# d; |5 f
例 两个力偶的合成
" v8 ^: V7 @ O. Z: j, s" J3 J7 Y @) b. f3 `) I
. k2 w& z, v! ^( m) yM=M1+M2+---+Mn
E6 y$ e4 O. O# f/ R) p $ ~5 \+ O1 I* ~# ^7 E# {2 U
# k0 M8 c1 N# `) U7 w————力偶矩等于各分力偶矩的代数和. z) K9 c M, G! }9 M
) u0 E( ]7 A! y7 U) g5 I
2.平面力偶系的平衡( U& ~4 \' \$ G b) t L
9 `- ]4 F# P% u! f G& l1 _$ w# k平面力偶系合成的结果为一个合力偶,因而要使力偶系平衡,就必须使合力偶矩等于零,
2 ]4 V! I2 M) H: q+ j3 m- O! _( \" e p
例2-4 梁AB 受一主动力偶作用,其力偶矩M=100Nm ,梁长l=5m ,梁的自重不计,求两支座的约束反力。
( H# v1 n9 U; }9 l( K2 c7 K5 c3 E% V: s7 Y9 B ~
* v4 M0 ^; n- X% l& L& |
% V$ ^; E# z$ [: e
解 (1)以梁为研究对象,进行受力分析并画出受力图
& V7 C7 O3 M5 Z- D! e9 \8 l
* O( v/ M) Z9 lFA必须与FB大小相等、方向相反、作用线平行。 + r7 y1 b3 z0 b
5 g, l/ ]4 \/ q( z9 H(2)列平衡方程
! r/ b. P, ~0 h8 M
2 I# R, w. s4 o9 T- s ! x( i y2 a( B! ]: l: }
) S4 l3 i J- S6 u4 @ n+ J4 ]- }* C' w5 e2.3 平面一般力系3 D/ o" O! [; D, K
7 Y1 M: a, e. Z/ u2 _) P
平面一般力系——作用在物体上的各力作用线都在同一平面内,既不相交于一点又不完全平行。
& Y% S% V. u6 g+ n3 C( C4 F
7 a, T& |4 x: u' j0 I% R7 J2 V
) A! a; [9 b+ c+ N7 Q: V1 N" H2 q7 |8 c; B
上图起重机横梁AB受平面一般力系的作用3 L! j* m$ M" Q" o
# R8 Q/ e: A' M! e0 J; K( T& u
2.3.1平面一般力系的简化' n& M; J" [2 j4 @2 r
! W2 \# O* B5 h3 r
1.力的平移定理力的可传性——作用于刚体上的力可沿其作用线在刚体内移动,而不改变其对刚体的作用效应。
" A7 R- Y4 O5 l/ ~; Q5 p. f& @1 P: `( n" ]
问题:如果将力平移到刚体内另一位置?
. R# h" g/ t2 ~. C$ y$ i% m4 C5 G( K! e! J S) f
将作用在刚体上A点的力F平移动到刚体内任意一点O,
: V* n1 E+ S( T: @; Z$ L$ O8 Y
2 a8 e& I. `+ b 2 X/ o' v7 Q( d' S& W
- |$ @! i: ~* n( [3 U附加力偶,其力偶矩为
3 Y$ ?- Q) C6 E6 h& `: q2 @/ `2 f* f$ g
. ]0 H+ B+ q$ y" `( OM(F,F'')=±Fd=Mo(F)
4 Z0 k& f! J* A1 z) S, k8 o! Q& C
$ Z* X2 g6 |6 o% N7 e上式表示,附加力偶矩等于原力F对平移点的力矩。! m) @4 q7 c0 r, c; O, l
7 {; J$ [9 t! X3 V
于是,在作用于刚体上平移点的力F′和附加力偶M的共同作用下,其作用效应就与力F作用在A点时等效。
) S) Y$ M4 u/ R( u5 g" O5 A; e. p/ P2 ~2 }
力的平移定理——作用于刚体上的力,可平移到刚体上的任意一点,但必须附加一力偶,其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩。& G" c, Q7 U# h! `9 l+ r- I2 l2 _' T
8 Q/ H" t. w2 c$ y6 A# A1 P( J4 B
根据力的平移定理,可以将力分解为一个力和一个力偶;也可以将一个力和一个力偶合成为一个力。
/ i/ u) S$ h9 e5 X% \0 w
/ Q" m2 O) @2 b' S, v# q# |: V* F% j- j9 o2 N
2.平面一般力系向平面内任意一点的简化
c9 R/ [: G/ q9 _
( S6 K/ a3 |% v1 [+ d $ e" g' g* z# Z2 @
) D6 l; o6 A1 l# y% s
- @# p+ |3 e. U$ @, |α——主矢与x轴的夹角
3 V# u# }3 n: o, z8 `3 A9 n2 U. O6 {" B6 z$ O$ Y2 n( N
Mo——平面一般力系的主矩
4 S( D8 I, u2 y4 w. s2 P+ ~( [+ U* U* f+ W% T2 G7 @/ V' t
主矩=各附加力偶矩的代数和。! h2 O6 [9 T3 J) o9 Y
0 W5 ?: n' }; |- C( y" t
(由于每一个附加力偶矩等于原力对平移点的力矩,所以主矩等于各分力对简化中心的力矩的代数和,作用在力系所在的平面上。)9 _3 p7 n% T- G
" d& t" \" y4 D3 A/ m3 r) TMo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)( Z) j2 N2 K$ f) F" T* Q& X9 k
P9 \2 R8 _* ^- D: R& d平面一般力系向平面内一点简化,得到一个主矢 F'R 和一个主矩 Mo, % A7 ?: x, `- d. n
: I+ ]! I F' [3 N& G
主矢的大小等于原力系中各分力投影的平方和再开方,作用在简化中心上。其大小和方向与简化中心的选择无关。 , V1 g9 G( Y% l. p* d
+ M7 O& S+ `, ~4 R1 H, A# w2 f
主矩等于原力系各分力对简化中心力矩的代数和,其值一般与简化中心的选择有关。
( k' F9 s6 s) @6 }- b: B1 g1 R$ d) I4 N! f- f% \; l5 p
3. 简化结果分析' x$ J( G" ~0 @2 T9 Z% b8 {
5 r) C) N4 `5 |
平面一般力系向平面内任一点简化,得到一个主矢 F' R 和一个主矩 M o ,但这不是力系简化的最终结果,如果进一步分析简化结果,则有下列情况:
8 T/ o8 }$ s2 {
. m. v5 P0 E& [3 B/ }F'R =0, M o ≠0
* Q2 o% n: a' D- X+ G2 w! |! j- R: | @5 N) g, a) c
F'R≠0, M o =0
; F. X4 l- D. Q! l6 A& P" F* Y& ~) n- _: ?4 N+ }8 ^
F'R ≠0, M o ≠0 ' G: C2 A, K( X0 G& w( M# Q% t
( t& u9 Y; Z2 @+ @4 w! x
F'R=0, M o =0(力系平衡) 5 B4 s" [ h) ~, T) A
% z* N" X- ?, ^) M6 Q$ D: }2.3.2 平面一般力系的平衡, y# D8 a# f+ G5 A8 q
$ J; O9 \/ s. y/ ~+ h: e) q- p+ v1.平面一般力系的平衡条件 1 `0 W5 J! ^ k3 k- N
/ Q. d5 n {6 @( n2 F& G平面一般力系平衡的必要与充分条件为: 0 \# o6 p! s1 y% [" c
8 } X% b D) w, x% [0 G
4 K, g- l% C5 {4 g
4 }: u6 C1 L: e 0 N, V* ?8 S+ d. {
7 y, ~! q; |) P
2.平面平行力系的平衡条件 " w9 b. {' @ V
2 i5 K1 o) {# E7 e
平面平行力系的平衡方程为 ! K3 E7 Y9 R3 B
6 p9 X7 m$ t( ?$ C5 l$ s
' K8 J- |" Y) `+ m5 n, y0 t3 q& g
& r; Y5 t ~" J3 a( W- P5 m平面平行力系只有两个独立的平衡方程,因此只能求出两个未知量。 6 h% L4 y' p1 D4 q
5 }* w8 [3 O" H4 S8 \8 e6 w. Y2 U. Y
例2-6 塔式起重机的结构简图如图所示。设机架重力 G =500kN ,重心在C点,与右轨相距 a =1.5 m 。最大起吊重量 P =250kN ,与右轨 B 最远距离 l =10 m 。平衡物重力为 G 1 ,与左轨 A 相距 x =6 m ,二轨相距 b =3 m 。试求起重机在满载与空载时都不至翻倒的平衡重物 G 1 的范围。 : G& c4 h+ t5 G6 U! M! y& b
3 ^! {# O9 _- I2 r " V3 h3 n. g! O+ E0 d
+ n* b1 D. k5 @* w! t& E3 ^解:取起重机为研究对象。
4 U$ r$ J$ w# D3 Y" A* o J9 D# R( }! S& m+ I
是一平面平行力系
) r9 v9 i5 U# b3 i4 F( h" T1 z# ^2 T+ Z
3.物体系统的平衡条件 7 [: R0 b4 n# @
/ Y& o4 q5 p7 _" F; v5 o, x物系——由多个构件通过一定的约束组成的系统。
/ b0 M. G; J$ A# o- T, l6 o. y# V U- [8 ]: X
若整个物系处于平衡时,那么组成这一物系的所有构件也处于平衡。因此在求解有关物系的平衡问题时,既可以以整个系统为研究对象,也可以取单个构件为研究对象。对于每一种选取的研究对象,一般情况下都可以列出三个独立的平衡方程。3n ; E- [. b' @2 K
' J- ~& y0 ?# J" N9 |
物系外力——系统外部物体对系统的作用力
6 k6 Q0 ~- ^+ D4 u2 F$ c. E: K$ m# H( M3 K; h
物系内力——系统内部各构件之间的相互作用力 . G: l# ?; o! y$ m
4 A x8 p6 K& [) r. `" x, s物系的外力和内力只是一个相对的概念,它们之间没有严格的区别。当研究整个系统平衡时,由于其内力总是成对出现、相互抵消,因此可以不予考虑。当研究系统中某一构件或部分构件的平衡问题时,系统内其它构件对它们的作用力就又成为这一研究对象的外力,必须予以考虑。 |