授 课 日 期 | 年 月 日 节 | 年 月 日 节 | 年 月 日 节 | |
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课题与主要 内 容 | ||||
教学目的 与要求 | ||||
重点与难点 | 平面一般力系解题的思路和方法 | |||
布 置 作 业 | 3-14（b）、3-15（a）（b） | |||
教 学 内 容 与 方 法 步 骤 | 附 记 | |||
§4 平面一般力系的平衡 一、平面一般力系的平衡条件、平衡方程及其应用 平面一般力系的平衡条件可表达为： ∑F x =0 基本形式 ∑Fy =0 ∑mo（F）=0 力矩方程 二、平面一般力系平衡方程的其他形式 1、二力矩式 2、三力矩式 三、平面平行力系平衡方程 1、基本形式 2、二力矩式 解题技巧：（1）选择某坐标轴与一个或两个未知力相垂直，使一个投影方程式出现一个未知数。（2）将力矩方程的矩心选在未知力的作用线上或两个（或两个以上）未知力的交点上,使一个力矩方程式出现一个未知数。 平衡方程使用说明：（1）对一个平衡的平面一般力系,只能建立三个独立的平衡方程,因此,只能求解三个未知数。其它的平衡方程不再是独立的。（2）求解平面一般力系的平衡问题时,应力求在一个方程中只包含一个未知数。（3）在计算中,通常用其他形式的平衡方程进行校核。 | 本节内容平面一般力系平衡的计算 | |||
教 学 内 容 | 教学方法与手段 | |||
§4 平面一般力系的平衡 一、平面一般力系的平衡条件、平衡方程及其应用 平面一般力系平衡的充要条件是力系主矢FR/ 和力系对某一点的主矩m o都等于零。即： FR/ =0， m o =0 要使FR/ =0，必须满足： ∑F x =0 ∑Fy =0 要使m o =0，必须满足： ∑m o（F）=0 于是，平面一般力系的平衡条件可表达为： ∑F x =0 基本形式 ∑Fy =0 ∑mo（F）=0 力矩方程 平面一般力系有三个独立方程。因此，平面一般力系平衡的充要条件又可叙述为：力系中所有各力在两个坐标轴上的投影的代数和都等于零，而且力系中所有各力对任一点力矩的代数和也等于零。 例1：钢筋混凝土钢架的受力及支座情况如图。已知F=10KN，m=15KN.m，钢架自重不计，求支座反力。 解：1、刚架为研究对象，画刚架的受力图， 建立坐标轴 2、列平衡方程求解未知力 ∑F x =0 F－FBX＝0 FBX＝F＝10KN ∑mA（F）=0 －F×3－m＋FBY×3＝0 FBY＝15KN（） ∑Fy =0 FA＋FBY＝0 FA＝－FBY＝－15KN（） 二、平面一般力系平衡方程的其他形式 1、二力矩式 平衡方程的基本形式并不是唯一的形式，还可以写成其他的形式,它与基本形式的平衡方程是等效的,但往往应用起来会方便一些。 形式：三个平衡方程中有两个力矩方程和一个投影方程 条件：所选的X 轴不能与AB的连线垂直 如果力系满足的方程,简化结果就不可能是个合力偶,而只能是合力或平衡；若是合力则合力应通过A点,同理,力系又满足，则此合力还应通过B点,也就是说,力系如果有合力则合力作用为AB连线,又因为力系还满足的方程，则进一步表明力系即使有合力,这合力也只是能与X轴相垂直,但附加条件是AB连线不与OX轴垂直。这样力系不可能存在一个以AB连线的作用线与X轴垂直的合力,也就是说,力系只能是平衡的。 2、三力矩式 条件：A,B,C三点不共线 力系因满足式中的三个力矩平衡方程,则力系如果有合力,此合力作用线就必须通过A.B.C 三点,但此式的附加条件是A.B.C三线不共线,故此合力只能是零，力系必然平衡。 说明： （1）三组平衡方程,每一组都是平面一般力系平衡的必要与充要条件,选用不同形式的平衡方程,有助于简化静力学的求解计算过程。对一个平衡的平面一般力系,只能建立三个独立的平衡方程,因此,只能求解三个未知数。其它的平衡方程不再是独立的。 （2）求解平面一般力系的平衡问题时,应力求在一个方程中只包含一个未知数使求解过程简单,可灵活地选取不同的平衡方程。 （3）在计算中,通常用其他形式的平衡方程进行校核。 三、平面平行力系 各力的作用线在同一个平面内且相互平衡的力系。它是平面一般力系的一种特殊情况。 平面平行力系的平衡方程可以从平面一般力系的平衡方程导出,设有一平面平形力系，取X轴垂直于力系各力的作用线，Y轴与各力平衡,由图可知,不论平面平衡力系是否平衡,各力在X轴的投影等于零。即为恒等式，将这一方程的基本形式除去,即平面平形力系的平衡方程为 这样,平面平行力系平衡的充要条件为：力系中各力的代数和为零,以及各力对于力系所在平面任一点之矩的代数和为零。 根据平面一般力系平衡方程的二力矩形式可导出平面平衡力系的二力矩形式的平衡方程 其中A、B两点的连线不与力系各力的作用线平行 平面平衡力系只有两个独立的平衡方程,因此只能求解两个未知数。 解题的技巧,为避免解联立方程,通常有以下两种方法： （1）选择某坐标轴与一个或两个未知力相垂直，使一个投影方程式出现一个未知数。 （2）将力矩方程的矩心选在未知力的作用线上或两个（或两个以上）未知力的交点上,使一个力矩方程式出现一个未知数。 例2： 一刚架受到q、F作用,试求A,B支座处反力。 解： - Fｈ-q·a·a /2 +FBy·a=0 FBy = = 9KN (向上_) q·a·-F·h - FAy·ａ=0 FAy = -Fｈ/ａ+qa/2 =-7kN(向下) F+ FAX =0 FAX = 4KN(向左) 例3：梁AB受均布荷载、集中力、集中力偶作用，试求支座反力。 解：1、AB梁为研究对象，画受力图。 2、列平衡方程并求解 由（2）式得 将代入（1）式得 例4：一悬臂梁承受均布荷载q及集中荷载P, 试求插入端的反力及反力偶。 固定端支座：A端插入砖墙较深，因而梁在A端即不允许移动又不允许转动，它的支座反力一般有限制水平移动的水平反力、限制竖向移动的竖向反力，同时还限制转动的反力偶。 例5：悬臂刚架在BC段受到集度q = 4KN/m及集中力F=5KN的作用，求固定端支座A处的反力。 解：1、取脱离体，画受力图 2、列平衡方程求未知力 | 平衡条件的物理意义要理解， 平衡方程的各种形式要予以必要的证明 平衡方程的应用要加强，要加强解题思路和方法的训练 平面平行力系只作为平面一般力系的特殊情况直接得出结论，不单独讨论 | |||
本文发布于:2024-09-22 01:32:13，感谢您对本站的认可！
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