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請教一四點支撐平臺各支點承重量計算的問題

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1#
發表于 2009-9-28 15:22:41 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
如下面的俯視圖,
! |% z( Z  z! r) T# a) a7 g, o
8 ?5 f, {0 P* ^9 X1 q5 w" ]" \平臺為一剛性水平臺,由彈性支撐件P1,P2,P3,P4支撐。工作臺重心為圖中W點。總質量為W. 6 V, H' e$ B4 L+ S
幾何尺寸如圖中所示.& D4 b$ y4 m8 K! O2 T5 A8 k% x& |
請問怎樣計算各個支撐件P1,P2,P3,P4的受力大小?
7 f  Q' H6 h# @+ S! J- o
  D& Y0 b# q. i- ~# }

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2#
發表于 2009-9-28 15:51:40 | 只看該作者
1、受力
% K5 P) ]: p2 c7 v4 n- A2、力矩7 C4 a5 O% a8 l: ~5 ?( w+ z" N
平衡
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3#
 樓主| 發表于 2009-9-28 15:55:43 | 只看該作者
1、受力% C" Z% Y* Q% E% G8 s8 c
2、力矩
# H/ {# ]8 g: c+ `+ t6 X& \平衡6 z( [' a# ]' G( ?: B: l
lit_hiker 發表于 2009-9-28 15:51
- t( T' C( I; t4 Z/ c

6 w( s( h3 d" B. S不知道怎么建立力矩平衡方程,能詳細講下么?4 _1 [% M2 X3 Y( ?
謝謝
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4#
發表于 2009-9-28 16:35:40 | 只看該作者
可以先把同一側的兩點當成一點,算出來后再把合成一點的兩點的力再算一次,高中的同向平行力。
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5#
發表于 2009-9-28 18:07:30 | 只看該作者
把旋轉軸設定在兩個支點上,這兩點的力的力臂為零。
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6#
發表于 2009-9-28 19:24:18 | 只看該作者
樓主需要補補課  上述用平面匯交力系可解  授人與魚不如授人與漁3 ^6 W  K1 _& ]. ]9 |

+ G6 ?$ G* ^$ R. A請看下面  力學教材
4 N$ ^* _: k- ^$ h; a3 ]* y6 ~3 X
/ w" G; B8 u+ c5 q8 K; c2.1 平面匯交力系$ k! k9 d# g: B0 M, O. R1 E

  u( h5 ]5 r( Z0 e平面匯交力系的工程實例:  Y  r# ~0 f3 m& D! S/ k* [0 q
8 X5 w6 y+ N( P& p) z, c5 h

: p8 Z7 g- r6 L; I- p9 o0 j+ r: B. d/ z5 a9 e$ a2 y% C
2.1.1 力的分解
6 t% L' t) m6 W- a3 o3 H: D" m+ w( g- d- T
按照平行四邊形法則,兩個共作用點的力,可以合成為一個合力,解是唯一的;! R6 R& }# o1 x: w7 f5 Z, U7 S. K* s0 A

% j; k7 H8 H' O& Z8 ?9 c1 g9 W5 h但反過來,要將一個已知力分解為兩個力,如無足夠的條件限制,其解將是不定的。
, v- k2 Y% z( [5 _& q* z) \3 n
6 z4 d. |$ `# @( R8 T' L# q2.1.2 力在坐標軸上的投影
+ \$ v# H% S: H4 ]( ^/ G' l1 w& o5 Z8 M5 ^/ O
3 H8 Q! M& @- ~) O
5 A# g* w( s! S
. B' Q" d/ p& @" p9 a& A1 K
注意:力的投影是代數量,它的正負規定如下:如由a到b的趨向與x軸(或y軸)的正向一致時,則力F的投影Fx(或Fy)取正值;反之,取負值。9 Q; `7 ?8 w1 y/ F1 Y5 E( Q, U
, b7 T1 n3 E# G7 Z6 X

7 h/ X, w2 O  B, Q  |. @; e) i4 a; k+ R) }: o! I
2.1.3合力投影定理
6 W. m8 f) ?% I  |3 X. g- W5 D( l8 g  A' u2 a

# `" b! D5 @. l& S' |* Q0 A* K  n: V0 z* b7 G3 |: @

7 R$ K8 _4 d2 n! a
0 E- W# c1 v/ c
% j0 y" C0 H  d  P0 y( w
# ]8 E- P0 L) L  K. e
5 ^5 v- q0 [% D" c  @! F% T( |2 w) W- m- u# O
合力投影定理——合力在某一軸上的投影等于各分力在同一軸上投影的代數和。
5 K' {2 V" Q+ [/ B" \& H- k! M7 q; G7 {  g) P7 |9 G$ q. o
2.1.4 平面匯交力系的平衡條件 $ i2 Y4 y9 _8 j' G. F

0 q4 j8 B+ P, N5 T' X6 N- L平面匯交力系可以合成為一個合力,即平面匯交力系可用其合力來代替。顯然,如果合力等于零,則物體在平面匯交力系的作用下處于平衡狀態。平面匯交力系平衡的必要和充分條件是該力系的合力F等于零。即5 M8 S, J2 [8 L- C  X# p: O

( g4 H+ h- G0 L# |6 E
$ {! J- L1 E6 q$ M, _7 F3 y  D( T; `) B% I3 a2 X9 h

8 c& |, @1 y+ U+ y! k' |0 g
" D& V& x2 |) i8 `/ m6 |0 Q4 z4 i' Q9 S& a
# o9 E  \' j5 C+ V
% ~& z' ?, L. ^
力系中所有各力在兩個坐標軸中每一軸上投影的代數和都等于零。這是兩個獨立的方程,可以求解兩個未知量。
5 N8 ]+ y) T, h3 d
  k6 q4 D, Z7 g3 S( V例2-1 如圖所示為一吊環受到三條鋼絲繩的拉力作用。已知F1=2000N,水平向左;F2=5000N,與水平成30度角;F3=3000N,鉛直向下,試求合力大小。(僅是求合力大小)
4 K  y9 J$ m, Y4 r; t: |8 x8 s" \7 m
% K0 \6 @. B; O' i2 o 7 D6 C, q/ @. ?/ {; R! S
; h& V/ L" K6 U
例2-2 圖示為一簡易起重機裝置,重量G=2kN的重物吊在鋼絲繩的一端,鋼絲繩的另一端跨過定滑輪A,繞在絞車D的鼓輪上,定滑輪用直桿AB和AC支承,定滑輪半徑較小,大小可忽略不計,定滑輪、直桿以及鋼絲繩的重量不計,各處接觸都為光滑。試求當重物被勻速提升時,桿AB、AC所受的力。7 q: P% L9 c- o1 z: r0 D

, e, [1 N# v' B+ Q& s - l) |+ C. ^0 V' o# ?) C

  W% q% c9 X, x5 {0 |# ^# A解 因為桿AB、AC都與滑輪接觸,所以桿AB、AC上所受的力就可以通過其對滑輪的受力分析求出。因此,取滑輪為研究對象,作出它的受力圖并以其中心為原點建立直角坐標系。由平面匯交力系平衡條件列平衡方程有
, n( y/ U( D9 ^  u- F0 _3 B! L5 C% }$ J% j

6 D7 r$ [2 U! ^. g2 h% ]9 U/ i1 J  s  c; z/ c- ]. ^% P, E
解靜力學平衡問題的一般方法和步驟:
9 \) {) T! |4 H( ?: N% F: q* k5 U" J: R2 J  j% q# V1 P
1.選擇研究對象 所選研究對象應與已知力(或已求出的力)、未知力有直接關系,這樣才能應用平衡條件由已知條件求未知力;, ^: i& c7 m6 e( K( P. K

8 g! p2 @3 \' Z+ \) `" P2.畫受力圖 根據研究對象所受外部載荷、約束及其性質,對研究對象進行受力分析并得出它的受力圖。
& d. R! D$ ?: ]+ R; r
) h: E5 {7 i. G) N+ E3.建立坐標系,根據平衡條件列平衡方程 在建立坐標系時,最好有一軸與一個未知力垂直。, P: h7 U; f( }, V: R) _
1 n! c) r; F; U; C; t; L/ h
在根據平衡條件列平衡方程時,要注意各力投影的正負號。如果計算結果中出現負號時,說明原假設方向與實際受力方向相反。; \3 j4 n( [: U2 ^# F

1 p% S% H+ O( P( K8 x* n8 B2.2 力矩與平面力偶系
9 s: \, J% R. z6 v$ G( |* M6 T* H, ?0 s+ z
2.2.1 力對點之矩?(簡稱為力矩). o% @' l3 v/ a% Z! l
, v( a1 t% H0 L! G
1.力對點之矩的概念 ; s1 P, x' Z, S0 l* p* H* ?7 ]

+ P+ L5 W# [  r1 q; U# g為了描述力對剛體運動的轉動效應,引入力對點之矩的概念。3 `" B. ?" u- k( x& h
- O" V1 [2 S# ?0 W, E

* t- r! V; F; l& I$ \6 o! _
# z3 ~6 S9 W8 P! r! p5 D+ u/ t力對點之矩用Mo(F)來表示,即 Mo(F) = ± Fd) S2 M7 W1 }4 Y1 I5 j
4 M  D& x/ W+ f2 S9 W) ?  L0 B
一般地,設平面上作用一力F,在平面內任取一點O——矩心,O點到力作用線的垂直距離d稱為力臂。3 C8 M) |" s3 @4 `) o% W& F& l
& K  t$ R: I2 j

0 h' q& N4 F' X
2 a1 Z: H8 Y1 j. u  _7 g0 V( h$ CMo( F ) = ± 2△OAB # o' @, S, R; ?  e) d) G" m0 z8 I
, E, i! h1 b% V% X4 [) d2 [
力對點之矩是一代數量,式中的正負號用來表明力矩的轉動方向。
# t: f/ k2 V1 L8 C- E7 u0 h. h' @7 A9 N" F
矩心不同,力矩不同。 * V; F3 L. E) T1 B
! a" j, p( R7 X" M( D0 N- ^, @& ^
規定:力使物體繞矩心作逆時針方向轉動時,力矩取正號;反之,取負號。
8 m7 x4 \2 l# M& T/ M6 Q2 P. B$ G! j3 ^" B) S
力矩的單位是Nmm。+ o! F  \0 n! s8 q: K" g

/ }: v; H8 w/ \, b% |/ e由力矩的定義可知:
/ T" b* f% f( I6 a- j# j2 H3 }4 @
(1)若將力F沿其作用線移動,則因為力的大小、方向和力臂都沒有改變,所以不會改變該力對某一矩心的力矩。- S; Q- A8 _+ L% ?$ h+ V

+ f- D5 _) f; V1 d' y) w" R$ z& U(2)若F=0,則Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,則d=0,即力F通過O點。
- V( e3 o; \# [# I* o& K
, b2 F1 y3 O9 s力矩等于零的條件是:力等于零或力的作用線通過矩心。
2 O0 V; }. a! k- ?9 k; h% ]& D" w) S! g, Y2 M
2.合力矩定理
1 L: T$ B# Q" s; v$ M: i. M6 M* s/ u) \' \
設在物體上A點作用有平面匯交力系F1、F2、---Fn,該力的合力F可由匯交力系的合成求得。
  S- D* @; |+ H8 i2 e8 S  y' W# j% v3 \
, w# E6 }; p( M) u) B1 b
$ [9 _; [7 o3 R& F5 M
計算力系中各力對平面內任一點O的矩,令OA=l,則
+ d. E+ W. O1 ?  ]* V- B: i7 @& |) S
Mo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl
" H  ~: T3 G* v* H1 P' A5 |: ?$ E; c) g. ~/ ^+ q: U
Mo(F2)=F2yl4 O: s& t- g( F$ h- X) I' p
4 F) h- P2 }& X
Mo(Fn)=Fnyl% y$ ~) c( Y4 n& I0 ?0 P; n: a5 J

, H' o4 x3 Q* T- i. l由上圖可以看出,合力F對O點的矩為" |$ m: ^1 q. w. o, O
! ^' j- P6 \) b0 `
Mo(F)=Fd=Flsina=Fyl
; E7 t2 ~9 w) r" p5 K4 m
4 h. t0 R+ m3 b( U8 C據合力投影定理,有
4 Z* \4 L  `4 K$ {4 |0 ~- y: r3 v
) R4 F/ O$ E9 k6 RFy=F1y+F2y+---+Fny
  ^7 Q( J( e# }# s6 H* K+ e: U% S% K6 u" f/ z  Q5 ]. i
Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl6 v* v' z  B9 p- }% L2 w/ r
0 d; ~$ z; o# v; u  p) P+ w
# y/ V% z; G" Y, i# a; [

* e$ M  M, i2 |! E; JMo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)
0 {$ r2 [& e/ s& Z8 s- E$ H* A( M' _
5 R: N0 ~- P; _/ H* c
/ p' J6 X6 Q* G+ D
合力矩定理:平面匯交力系的合力對平面內任意一點之矩,等于其所有分力對同一點的力矩的代數和。
$ [( J' i2 U$ h  X% {7 V" {' I$ [$ M5 T& z* T  D6 A2 j6 x/ i$ b
3.力對點之矩的求法(力矩的求法)
; h. D7 o1 m5 M* v7 V8 j1 V0 v! |
' W3 r, ~$ [: t7 s6 P(1)用力矩的定義式,即用力和力臂的乘積求力矩。 * \# B; q0 d! k* @$ r

) ~' z; c' E! g/ s" ]9 o1 n% X1 e注意:力臂d是矩心到力作用線的距離,即力臂必須垂直于力的作用線。?5 W( F: ?* n% |& x4 h% i. F

+ z0 x+ z0 z: }$ B7 T% t(2)運用合力矩定理求力矩。力分解
# k0 c  v% r; v  H2 n* b* v
# w4 V+ B% Q# \- W例2-3 如圖所示,構件OBC的O端為鉸鏈支座約束,力F作用于C點,其方向角為 α ,又知OB= l ,BC= h ,求力F對O點的力矩。; B6 l" d! Q8 [2 i

% I2 y4 i7 F# e6 C * a  X' }6 P, L# _! j4 V

! D" `7 k0 g" m, w! f解 (1)利用力矩的定義進行求解 5 r7 {* N1 q# c% J$ H

( `' m& U  a* X6 A8 c+ z
. p2 P7 {+ M; N) |+ b2 l' }" \9 ^6 v9 L- C$ z1 g+ \$ q
如圖,過點O作出力F作用線的垂線,與其交于a點,則力臂d即為線段oa 。再過B點作力作用線的平行線,與力臂的延長線交于b點,則有
% p4 n6 U; f9 D4 d& S8 o  Q" ~& {5 G  |9 f8 ~$ K% r2 A
1 j; u# F5 A- f% k, o

: `- K; z5 ]% ]) F1 |6 x% ](2)利用合力矩定理求解 # d6 H: g- X5 K: X

# E$ x) Q7 g: x" U9 r將力F分解成一對正交的分力
' `, }% ~. ]  d- M& U/ y, L" P! K/ `: r- S( }' F0 e
6 I0 |/ d: \- S, q  Y8 B
0 Q+ s7 z# c8 d( K
力F的力矩就是這兩個分力對點O的力矩的代數。即5 j3 k& S# O9 e6 g

& {/ t: p, \& b+ aMo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)
  u( Q' g. L! r$ i  E
1 x& ]+ o9 n! w3 S8 L; z+ ]1 D7 ?) d" B  {2.2.2力偶及其性質
1 r+ o5 v0 v! f1 z, q+ I5 t  A4 M! v# T2 l
1.力偶的定義 " _' |: C- C) j' m
9 n* B+ ?8 z% ^: _4 g
在工程實踐中常見物體受兩個大小相等、方向相反、作用線相互平行的力的作用,使物體產生轉動。例如,用手擰水龍頭、轉動方向盤等。
* Z6 r+ ~, R- u0 x- i/ T9 A7 v5 Y9 b( W1 K7 }

' {* j1 s+ j) j: i( G, B0 A: B
8 u, O2 S$ T4 Z* e# Y: l力偶——大小相等、方向相反、作用線相互平行的兩力,如圖中的力F與F'構成一力偶。記作(F,F')
8 v* T$ b- D# |; ~- b9 k; I$ `+ H5 A# E
力偶作用面——兩個力所在的平面& y8 s3 D- w3 b/ |9 l% @- I

% \/ S! W& B: d力偶臂——兩個力作用線之間的垂直距離d
+ |9 [+ d' ~/ r. `5 p: l3 A: S( g  v# w$ I  B! s9 J
力偶的轉向——力偶使物體轉動的方向
  p. ^3 i% Z1 Q' S0 e: [' ~5 x# O, }5 U# L% B( b
力偶只能使物體轉動或改變轉動狀態。怎樣度量?' q8 ^6 }  z$ p

- H# F+ D3 S3 X力使物體轉動的效應,用力對點的矩度量。
5 C( C- W# j4 v6 G1 Z' `, p1 u2 i
( Y! {. M2 P  O設物體上作用一力偶臂為d的力偶(F,F'),該力偶對任一點O的矩為8 c  b, k9 N( b) p3 Z4 r

) N" d9 P6 P+ |- {
4 d7 W: m3 g5 f0 T
9 ^  N/ ]$ f1 j5 ?) KMo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd
; g4 L; k9 Q6 M) D
* @) k& ]1 g: u+ {0 S( ^$ ^由于點O是任意選取的,故力偶對作用面內任一點的矩=力偶中力的大小和力偶臂的乘積(與矩心位置無關)! R  N; O+ F( n4 w
* `  u4 I% z1 p- ^: R- \
力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘積,記作M(F,F')或M& n% _  L2 F+ a$ r/ F, t* J# r
6 ?* u2 ~  `1 }: o3 Y: D& ]8 y0 f
M(F,F')=±Fd 規定:力偶逆時針轉向時,力偶矩為正,反之為負。9 K9 t5 Z2 h/ W0 A  c
6 H2 [/ W$ x7 [2 L1 ~
力偶矩的單位是Nmm。 力偶同力矩一樣,是一代數量。4 v9 u* F. W0 J, r
9 e3 p# V& x# o3 q
Mo(F) = ± Fd , R: O8 C- G- L* w/ \5 g

! J  M$ L, p/ r- s力偶的三要素——大小、轉向和作用平面7 C, y) T/ a& }1 r

) o$ s3 w, v8 t1 w/ ~) n: C2 L& |2.力偶的性質 ( @: ^6 d# F1 p) B

* f1 r8 ]. X/ w2 w- x. O. t2 ^3 z(1)力偶無合力。4 F( [" y2 U2 u! M
7 [8 i3 x# d- t  ?: W0 U7 s0 `
力偶不能用一個力來等效,也不能用一個力來平衡。. n* g: t3 a& Q
- {: O/ R  X3 h% B" p: q1 T9 {1 ^
可以將力和力偶看成組成力系的兩個基本物理量。 + }: E- u: J0 K' S8 I

3 N6 I  ?, ?1 i9 D(2)力偶對其作用平面內任一點的力矩,恒等于其力偶矩。
- r- o4 d4 L2 u# W: @4 e: v! o! k7 \: j- L1 ]# q$ N; z
(3)力偶的等效性力偶的等效性——作用在同一平面的兩個力偶,若它們的力偶矩大小相等、轉向相同,則這兩個力偶是等效的。 1 I8 D" \: t# @+ f
& Y) K) ^4 p( X( k; O( Z
力偶的等效條件:
+ X. H9 n/ W! p+ G
" J6 x$ g# J6 k1 H- A1)力偶可以在其作用面內任意移轉而不改變它對物體的作用。即力偶對物體的作用與它在作用面內的位置無關。' C7 y9 \, O+ w5 C  R% {

; f/ [& O' Q( D2)只要保持力偶矩不變,可以同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短,而不會改變力偶對物體的作用。! ?1 c6 |# q; q3 N

5 h% P' Y  J6 R2.2.3平面力偶系的合成與平衡
! M% e# J$ ?! o) i: c" v1 Z* i# d/ x) h; B0 d4 J7 v) W4 i
平面力偶系——作用在剛體上同一平面內的多個力偶。. \5 P: R0 H, l
8 t* O) a+ T' ?' C+ u& D3 j
1.平面力偶系的合成 $ E. F: k+ }+ Y" X  @6 f
6 C: B- |4 t1 d6 y" C$ z
例 兩個力偶的合成
4 a) ~5 ]  m2 n0 b" M& K
2 I) e( ]& Q1 r- T& G 0 q, [5 D1 t/ M9 V  f
M=M1+M2+---+Mn6 i6 k" y! ^) s4 C$ V2 J+ W  t1 ]$ w
% _! a  S, ~3 t% \1 y: E, T

! }" M' P' m$ X& w5 R————力偶矩等于各分力偶矩的代數和! j) Y$ H3 f9 f
* b* E/ U  P. v7 c0 E1 y6 K
2.平面力偶系的平衡
0 z' n2 V& Y6 {2 M. g2 f2 |
& A1 }  a* o& `& d+ }( A2 W平面力偶系合成的結果為一個合力偶,因而要使力偶系平衡,就必須使合力偶矩等于零,. T& W9 X8 l' e  E6 o- e
5 e5 L/ y5 Q2 w& S; O9 w) W1 w
例2-4 梁AB 受一主動力偶作用,其力偶矩M=100Nm ,梁長l=5m ,梁的自重不計,求兩支座的約束反力。
8 T2 E! T8 Y1 E& o+ f! o" f
* c# S4 Y7 Q; {, m* A% G" B 7 b, e% g* A; `4 F9 f! V6 J) b
; v8 X1 w! R6 m- e' e. ~0 a
解 (1)以梁為研究對象,進行受力分析并畫出受力圖
) [! }! {1 U% W9 t6 ^" d( B; X. r0 b2 T1 F
FA必須與FB大小相等、方向相反、作用線平行。 + G/ G) V9 _4 b2 t8 }* s

/ v* P0 ]1 @- G2 `, x+ K' Q- C8 q(2)列平衡方程) @5 D0 }5 C9 b& E7 h5 O3 A

& [! |$ x. C6 j+ E" g2 W7 ~   : o( V' o& n0 x% `
( C, `6 ^5 B+ E( Y2 ?1 l( ]
2.3 平面一般力系% i8 I7 E1 }: U. F  A9 z8 B  h

- r# s& t" h: q+ q. J8 l平面一般力系——作用在物體上的各力作用線都在同一平面內,既不相交于一點又不完全平行。4 \: O. X! B# c, q4 U3 ?

8 q. D. R  ?, t; W7 m
( y$ E) ~$ B9 m$ D4 a6 G1 L
/ p& f9 x! \) u' T上圖起重機橫梁AB受平面一般力系的作用; V% I+ X8 C& ?- d
0 t% N' G3 V$ q( t8 y. P
2.3.1平面一般力系的簡化
0 }* V- F" O" {9 q4 N% |3 d/ E3 n1 I  _' P* J" l
1.力的平移定理力的可傳性——作用于剛體上的力可沿其作用線在剛體內移動,而不改變其對剛體的作用效應。& I$ p: N" {( r3 C; P

/ d! T+ ~( j9 u5 p問題:如果將力平移到剛體內另一位置?
( X& e$ A( K& G* k' E% F& T( t6 M
5 W+ x- H- Y4 z! i  q8 }" ~將作用在剛體上A點的力F平移動到剛體內任意一點O,. S2 ~; `8 d/ G
7 Z- `- G5 R) J
! s1 b% F0 r0 m5 y0 Y

9 @4 F3 t5 g$ N$ |; q) |0 l附加力偶,其力偶矩為
4 U0 M1 T- D; p+ R
+ _$ C; j$ g3 ?* T8 BM(F,F'')=±Fd=Mo(F)
! `0 J$ t% a  v- ~* z3 K* l
5 s7 q& U  [& W1 m! o上式表示,附加力偶矩等于原力F對平移點的力矩。8 ~. p% I: \8 d2 t$ U6 p

8 F6 C, m6 `/ m4 E7 Z于是,在作用于剛體上平移點的力F′和附加力偶M的共同作用下,其作用效應就與力F作用在A點時等效。# C* ~/ i9 H" G9 R/ V1 o4 m
. b8 m, X8 e' I7 i5 u) `. _
力的平移定理——作用于剛體上的力,可平移到剛體上的任意一點,但必須附加一力偶,其附加力偶矩等于原力對平移點的力矩。! s8 Q2 y! j! Q+ ^

. h. v) {% \/ N( P4 o" H, C根據力的平移定理,可以將力分解為一個力和一個力偶;也可以將一個力和一個力偶合成為一個力。
' Z5 i0 Y$ l3 _3 Y
! ]% Q2 A! }* N% t& p$ Z9 d
$ n* ]4 e2 ]/ ?+ l2.平面一般力系向平面內任意一點的簡化
- s5 Y5 s5 I  |0 p& W$ |+ i& F3 L0 E) n% E

: @- \/ P6 C0 \8 ~7 L! d; L/ Z5 e 5 J7 r: a+ [* K1 s" g

+ |  ]7 I/ ~/ l& ^! _α——主矢與x軸的夾角 9 e  T* d  y, S0 S
4 D, I( s) h  O% _2 C2 x
Mo——平面一般力系的主矩
+ K3 v2 m6 ^; y2 P/ ^& X; J% Y/ x8 o+ O3 A" v1 e0 k
主矩=各附加力偶矩的代數和。# P- |" t- b& n. R
- L, z3 \) Q2 b4 o: J  s% Q1 S2 l
(由于每一個附加力偶矩等于原力對平移點的力矩,所以主矩等于各分力對簡化中心的力矩的代數和,作用在力系所在的平面上。)& p  I% g. G- m. k

+ n: o4 Y' l6 r! IMo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)/ H1 R# d8 c/ t5 C

3 F" I, F+ M* \; ~, E平面一般力系向平面內一點簡化,得到一個主矢 F'R 和一個主矩 Mo, % Y- c6 _* y7 `0 Z; Q" ?

5 c1 f+ H  F! N* r/ ^  \) w    主矢的大小等于原力系中各分力投影的平方和再開方,作用在簡化中心上。其大小和方向與簡化中心的選擇無關。 9 n# @. [9 Y: D  a/ S  E
$ C9 L/ }2 O  z& W
    主矩等于原力系各分力對簡化中心力矩的代數和,其值一般與簡化中心的選擇有關。 6 ^* ]. |, d2 U. T' ?8 Z  e/ ^, ~
  o$ O- d- j$ J3 f% f5 q
3. 簡化結果分析
4 U9 n# W% P& ]
% d4 y; ^' B  ?9 @    平面一般力系向平面內任一點簡化,得到一個主矢 F' R 和一個主矩 M o ,但這不是力系簡化的最終結果,如果進一步分析簡化結果,則有下列情況:4 u! ^8 k2 m3 t0 W+ ~

4 K6 V3 g3 @% i) Q) IF'R =0, M o ≠0
1 S2 p2 y  H5 c% k/ n
1 |3 Z" y) M: rF'R≠0, M o =0 ' q$ l8 a1 @9 B" M  r/ B
, X6 ]' U7 L- }
F'R ≠0, M o ≠0 ! J1 Y! K, D. s* [* d& B
. p# _) _& l( |3 `3 U2 A3 x! B' r
F'R=0, M o =0(力系平衡)
# w2 A' P5 k! p) g! b' M/ D2 n5 g( `3 H1 X; W! d
2.3.2 平面一般力系的平衡
+ L  h, n& f! D
4 c. m7 F. ]9 o  B( t/ ~$ ~1.平面一般力系的平衡條件 & E, h4 f7 P# z( B, s! T) `8 f2 }
* ]4 {5 u- \: m' ^  s
平面一般力系平衡的必要與充分條件為:
9 q' q& @, R' y7 F% |+ g+ J+ s+ A

& S8 ]# r0 w; D. L' d, a, p
( I# H+ }7 d) b* [  ) y  k9 K" Y7 F& }! U8 L% _

4 K7 ?& O# W2 ^2.平面平行力系的平衡條件
2 C% m3 A% x3 ?' n; |% d
4 E5 e1 F5 z$ ^( `3 L平面平行力系的平衡方程為 ( Y, p, C2 U* q  @( ?! @6 V% F

) R" e4 h) _+ J* W( \ & M- e  y9 g6 ?8 m- p

3 J, T2 ~7 s) h; `# U平面平行力系只有兩個獨立的平衡方程,因此只能求出兩個未知量。 ! Q* a* Y+ @2 x% |) v, z

, E- h" g, H) E# z8 c例2-6 塔式起重機的結構簡圖如圖所示。設機架重力 G =500kN ,重心在C點,與右軌相距 a =1.5 m 。最大起吊重量 P =250kN ,與右軌 B 最遠距離 l =10 m 。平衡物重力為 G 1 ,與左軌 A 相距 x =6 m ,二軌相距 b =3 m 。試求起重機在滿載與空載時都不至翻倒的平衡重物 G 1 的范圍。
. b( ?2 L0 H" e5 F! e. v7 u/ w* V/ c: A& j, W
6 K9 T; |3 {$ e* b; e
* O3 }( H& |+ H
解:取起重機為研究對象。3 a7 U2 A1 Z- ]- f( x

2 j9 ]1 {/ k% {) t8 J: o+ |是一平面平行力系
6 B9 L2 o  v( j6 I& p' G2 ]' F- h6 _* g: ~! t( C; @
3.物體系統的平衡條件
. U) e6 ?* o' |, D" \1 v& q: y3 g8 ^6 q+ p& _5 g, Z
物系——由多個構件通過一定的約束組成的系統。 : u5 i$ j8 A# Z1 A3 O* R7 K

8 X( _, J9 ~6 y    若整個物系處于平衡時,那么組成這一物系的所有構件也處于平衡。因此在求解有關物系的平衡問題時,既可以以整個系統為研究對象,也可以取單個構件為研究對象。對于每一種選取的研究對象,一般情況下都可以列出三個獨立的平衡方程。3n 4 y' Z# F/ I9 C
$ |' E0 R3 x' f! ]% W. h- A
物系外力——系統外部物體對系統的作用力
* ?3 M! H5 B- R1 I
5 S4 p- ^3 W+ r; p3 P物系內力——系統內部各構件之間的相互作用力 & Y. s7 n1 T' m# u9 I

6 h$ _. @; G- g: O8 `& Q" j' m0 R物系的外力和內力只是一個相對的概念,它們之間沒有嚴格的區別。當研究整個系統平衡時,由于其內力總是成對出現、相互抵消,因此可以不予考慮。當研究系統中某一構件或部分構件的平衡問題時,系統內其它構件對它們的作用力就又成為這一研究對象的外力,必須予以考慮。
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7#
發表于 2009-9-28 19:28:13 | 只看該作者
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4 C7 I: c$ N( F! L% _& f9 q" X# f" R0 t; y, m) Z+ m, R+ _( @
2.1 平面匯交力系
平面匯交力系的工程實例:

; `# L6 M) h6 w4 [+ o: `* Q% {2.1.1 力的分解
. @$ ]/ U) ?& Q按照平行四邊形法則,兩個共作用點的力,可以合成為一個合力,解是唯一的;
& m/ q; N: U9 V/ @但反過來,要將一個已知力分解為兩個力,如無足夠的條件限制,其解將是不定的。7 \/ `& E+ [0 H/ q
2.1.2 力在坐標軸上的投影
3 `  |( H5 M4 ?: _( D' ~  t* P$ E

! K1 ]1 y$ p9 y注意:力的投影是代數量,它的正負規定如下:如由a到b的趨向與x軸(或y軸)的正向一致時,則力F的投影Fx(或Fy)取正值;反之,取負值。" Z6 F; x3 O9 K6 Z5 j" w
) N( I# U* T8 L2 n& v
2.1.3合力投影定理
3 ^1 w! u8 C6 g! F4 y& ]. J+ w

' T$ F' Y$ f+ \$ F/ P/ [0 o) }; H$ L7 m6 _, K5 }, ]: C. h! V
/ l  K7 n: u; p

' \& |0 ^8 U1 }1 `5 a. T合力投影定理——合力在某一軸上的投影等于各分力在同一軸上投影的代數和。
2 [$ Q! T+ i4 v& `1 k0 S3 I% j2.1.4 平面匯交力系的平衡條件
' m3 K( X- [" s( K9 F; `0 c9 t0 U平面匯交力系可以合成為一個合力,即平面匯交力系可用其合力來代替。顯然,如果合力等于零,則物體在平面匯交力系的作用下處于平衡狀態。平面匯交力系平衡的必要和充分條件是該力系的合力F等于零。即9 u& E, V* s# W1 l

+ f3 l7 n5 d! O5 C: }1 ^1 _9 H# y2 U

' j2 O% ?: a4 f! r# @/ I0 [3 ?, H力系中所有各力在兩個坐標軸中每一軸上投影的代數和都等于零。這是兩個獨立的方程,可以求解兩個未知量。1 l! V6 V$ y' k) l" a0 [+ Q9 x
例2-1 如圖所示為一吊環受到三條鋼絲繩的拉力作用。已知F1=2000N,水平向左;F2=5000N,與水平成30度角;F3=3000N,鉛直向下,試求合力大小。(僅是求合力大小): L- {  L" \; H  D  a4 Y0 o7 Q" ^" ~
: @4 r( D& s  ?; v* q. m$ e
例2-2 圖示為一簡易起重機裝置,重量G=2kN的重物吊在鋼絲繩的一端,鋼絲繩的另一端跨過定滑輪A,繞在絞車D的鼓輪上,定滑輪用直桿AB和AC支承,定滑輪半徑較小,大小可忽略不計,定滑輪、直桿以及鋼絲繩的重量不計,各處接觸都為光滑。試求當重物被勻速提升時,桿AB、AC所受的力。
2 h  G( L$ V5 `3 ?2 q
+ C) p4 H) R% Y% W; Z
解 因為桿AB、AC都與滑輪接觸,所以桿AB、AC上所受的力就可以通過其對滑輪的受力分析求出。因此,取滑輪為研究對象,作出它的受力圖并以其中心為原點建立直角坐標系。由平面匯交力系平衡條件列平衡方程有3 B: R3 X$ r( E4 B+ Q) m' o0 ~- ^/ [

& m# _4 P3 J) v' _- \$ u: M; o解靜力學平衡問題的一般方法和步驟:
2 ^6 X% h3 n, |$ P) O$ j+ i1.選擇研究對象 所選研究對象應與已知力(或已求出的力)、未知力有直接關系,這樣才能應用平衡條件由已知條件求未知力;+ E8 U) i: {0 S
2.畫受力圖 根據研究對象所受外部載荷、約束及其性質,對研究對象進行受力分析并得出它的受力圖。; @7 ?# `! r2 \6 N
3.建立坐標系,根據平衡條件列平衡方程 在建立坐標系時,最好有一軸與一個未知力垂直。! F. Z7 N: D" G. o2 m( [
在根據平衡條件列平衡方程時,要注意各力投影的正負號。如果計算結果中出現負號時,說明原假設方向與實際受力方向相反。/ V9 r7 y2 m3 F& n9 f* u% u% p
2.2 力矩與平面力偶系
2.2.1 力對點之矩?(簡稱為力矩)
1.力對點之矩的概念
為了描述力對剛體運動的轉動效應,引入力對點之矩的概念。

7 T0 [/ q: o6 [力對點之矩用Mo(F)來表示,即 Mo(F) = ± Fd2 S  h4 |9 t/ [: h! y. ?9 |
一般地,設平面上作用一力F,在平面內任取一點O——矩心,O點到力作用線的垂直距離d稱為力臂- e7 u. J4 E! S$ L+ r3 W

! [6 F' R0 o  h6 G4 T0 hMo( F ) = ± 2△OAB ; F( G  ^1 A$ a
力對點之矩是一代數量,式中的正負號用來表明力矩的轉動方向。' e: `4 N8 {; u8 F
矩心不同,力矩不同。
: x& @6 A4 w/ t/ c, M規定:力使物體繞矩心作逆時針方向轉動時,力矩取正號;反之,取負號。 ( U, l0 S% E- B; T" a& M8 ?
力矩的單位是Nmm。
( f* \5 k$ z3 z2 O8 w. s3 m; c由力矩的定義可知:
4 \( M* ~8 y. T  i' Y) A(1)若將力F沿其作用線移動,則因為力的大小、方向和力臂都沒有改變,所以不會改變該力對某一矩心的力矩。* ~. {) e7 ~7 J5 U6 i, P" G% t5 Z/ j
(2)若F=0,則Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,則d=0,即力F通過O點。 * L6 E3 \. i; P0 K
力矩等于零的條件是:力等于零或力的作用線通過矩心。
/ O) ~. `: h" g6 g) I8 ~0 U5 G2.合力矩定理
  b+ z- G! X: X% @3 F. Y' o設在物體上A點作用有平面匯交力系F1、F2、---Fn,該力的合力F可由匯交力系的合成求得。/ c9 x/ B8 L( D) m
% b7 c8 T7 y+ `! B: F* Y' |
計算力系中各力對平面內任一點O的矩,令OA=l,則
! c# G/ o# \5 k# X4 CMo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl
0 V" r8 n/ M9 w/ X- rMo(F2)=F2yl
' B, s+ ^/ N; [/ Y$ Z6 \Mo(Fn)=Fnyl
8 S6 Q" P' w$ d; f4 q由上圖可以看出,合力F對O點的矩為, m. E3 q6 C7 S
Mo(F)=Fd=Flsina=Fyl4 E# d( P' w. s/ f
據合力投影定理,有
9 G  `# I( w. yFy=F1y+F2y+---+Fny0 O& t8 {5 W2 ~
Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl
& g8 A  G: s5 a0 P7 q6 C) t
3 c$ w; u  _4 E( y! L( kMo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)# W- E% |  a  c; h/ _! h" c2 A( ~
# k% O0 V6 ?; b/ X
合力矩定理:平面匯交力系的合力對平面內任意一點之矩,等于其所有分力對同一點的力矩的代數和。
- w/ a/ I* J) H8 a( g3 u% z3.力對點之矩的求法(力矩的求法)6 c$ V& o7 _% H$ {) u
(1)用力矩的定義式,即用力和力臂的乘積求力矩。 ' z: |' H+ s3 ^+ ]4 c7 U% G5 v
注意:力臂d是矩心到力作用線的距離,即力臂必須垂直于力的作用線。?" ^& G4 x6 ]( Y; a
(2)運用合力矩定理求力矩。力分解' r! U. `, C1 b: I" t" l7 y
例2-3 如圖所示,構件OBC的O端為鉸鏈支座約束,力F作用于C點,其方向角為 α ,又知OB= l ,BC= h ,求力F對O點的力矩。( ~% j; N; l4 {5 ]: H5 E

0 X- P8 M0 X; D/ s% y4 V# K5 P7 U解 (1)利用力矩的定義進行求解 - j3 k; z8 \' x" J) L" ]

2 d* u7 u3 H. M2 X- k$ @2 c5 a4 [" I如圖,過點O作出力F作用線的垂線,與其交于a點,則力臂d即為線段oa 。再過B點作力作用線的平行線,與力臂的延長線交于b點,則有2 W( C( x8 l- [& U
% @6 N9 u) v& v$ N- M, h$ Y8 @
(2)利用合力矩定理求解 8 i& ~% r( @# Z4 b3 ^
將力F分解成一對正交的分力
7 E" X/ F* _, a. v( a

, E8 U5 `4 F, }6 P: U4 j力F的力矩就是這兩個分力對點O的力矩的代數。即
( C$ j% K/ j" j) _: a( G# x! L( tMo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)& |9 Z6 t  V, R/ B
2.2.2力偶及其性質
8 {; u+ Z4 o0 Z- E- M9 P% G1.力偶的定義 ( f& L7 c% r, e1 h
在工程實踐中常見物體受兩個大小相等、方向相反、作用線相互平行的力的作用,使物體產生轉動。例如,用手擰水龍頭、轉動方向盤等。
" L5 X# F, r& }

1 K2 H4 p: p; `力偶——大小相等、方向相反、作用線相互平行的兩力,如圖中的力F與F'構成一力偶。記作(FF')
. D: k! Y! e. _  f- D力偶作用面——兩個力所在的平面
4 ~- }0 h( s/ Q4 h" c4 k- I力偶臂——兩個力作用線之間的垂直距離d
' K* d2 T" ?: G' N. S# S力偶的轉向——力偶使物體轉動的方向
% m/ A% d, ~( i; l0 p9 P5 I9 y% F力偶只能使物體轉動或改變轉動狀態。怎樣度量?3 N8 s2 v. Y7 {1 A2 Q/ ], Y
力使物體轉動的效應,用力對點的矩度量。1 [, f0 Q8 d! v  s' z" H' Z% O/ w
設物體上作用一力偶臂為d的力偶(F,F'),該力偶對任一點O的矩為, D# ^; Y' q+ }4 q1 d/ ^* q
$ W% g. ^- m$ N" G7 x
Mo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd - ~3 e. B; m* B4 {" B
由于點O是任意選取的,故力偶對作用面內任一點的矩=力偶中力的大小和力偶臂的乘積(與矩心位置無關)
3 b% a- d1 g2 {  z) ^" L( u力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘積,記作M(F,F')或M4 W1 w1 _" s. ^7 F7 {( r/ e* r
M(F,F')=±Fd 規定:力偶逆時針轉向時,力偶矩為正,反之為負。& v7 a! I8 ^0 [5 z" K8 N; d
力偶矩的單位是Nmm。 力偶同力矩一樣,是一代數量。: F/ I% U4 T6 M; o" [, w
Mo(F) = ± Fd
; e; N* `# q( x3 ?- I* h# M力偶的三要素——大小、轉向和作用平面
& w9 ?: l3 D5 `- b1 ?( `2.力偶的性質
4 G- W. K0 J& n5 K5 x. Q' L  k(1)力偶無合力。* l; x8 r% w7 A9 l: l
力偶不能用一個力來等效,也不能用一個力來平衡。
2 e' M, D: L: Q5 W2 F+ d可以將力和力偶看成組成力系的兩個基本物理量。
# ^3 w. l0 D0 F( N, `( h(2)力偶對其作用平面內任一點的力矩,恒等于其力偶矩。
3 ^4 G6 {" l. f(3)力偶的等效性力偶的等效性——作用在同一平面的兩個力偶,若它們的力偶矩大小相等、轉向相同,則這兩個力偶是等效的。 6 G5 ?+ y9 q1 h, S; R# |
力偶的等效條件: $ u8 `5 [1 Y2 E! V1 c
1)力偶可以在其作用面內任意移轉而不改變它對物體的作用。即力偶對物體的作用與它在作用面內的位置無關。- @' Q" K/ f& R0 e7 w, r# w
2)只要保持力偶矩不變,可以同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短,而不會改變力偶對物體的作用。
# a/ B- n  X' w! ~: [; ~2.2.3平面力偶系的合成與平衡% P# }9 f# `- p9 s) g
平面力偶系——作用在剛體上同一平面內的多個力偶。
9 c8 O4 r5 F1 b7 E1.平面力偶系的合成
2 t/ v( F- \+ P' E; ?" g例 兩個力偶的合成- g, g" {' |# O- M5 v* g
M=M1+M2+---+Mn
9 O" h5 J% M0 M5 P6 t  {9 @" @. A* m

- J, [# L! C5 G% r* {) n————力偶矩等于各分力偶矩的代數和
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8#
發表于 2009-9-28 19:29:29 | 只看該作者
2.平面力偶系的平衡2 m% M% D8 C- N; v  p( `
平面力偶系合成的結果為一個合力偶,因而要使力偶系平衡,就必須使合力偶矩等于零,7 F( X+ N0 L. |5 x7 X
例2-4 梁AB 受一主動力偶作用,其力偶矩M=100Nm ,梁長l=5m ,梁的自重不計,求兩支座的約束反力。
7 f4 [  W  g: s0 K( I3 A

9 B0 S1 X5 c5 ^+ ]5 H解 (1)以梁為研究對象,進行受力分析并畫出受力圖: z# X# f( R) j( m8 R( Y+ _8 B8 ~
FA必須與FB大小相等、方向相反、作用線平行。
0 X$ z/ \5 Q2 ~& {/ }9 Z(2)列平衡方程
9 K) z4 f& g. R
# ?4 o3 k( ]* r; |
2.3 平面一般力系
平面一般力系——作用在物體上的各力作用線都在同一平面內,既不相交于一點又不完全平行。# _6 c9 t- N  k8 o1 E
1 Z9 B7 [; ?3 S& S
上圖起重機橫梁AB受平面一般力系的作用' ?3 g5 `% V1 X$ t' ?3 {5 P3 \3 t
2.3.1平面一般力系的簡化
6 V9 p9 c7 Y3 C1.力的平移定理力的可傳性——作用于剛體上的力可沿其作用線在剛體內移動,而不改變其對剛體的作用效應。
$ n! q$ e! W! P% B6 J問題:如果將力平移到剛體內另一位置?
* U% ?: v. c$ F4 F8 ~0 S; Y將作用在剛體上A點的力F平移動到剛體內任意一點O,
6 \# H5 `2 {4 o8 F  j, H
, ^) W& v3 j/ l& d3 s
附加力偶,其力偶矩為' s! T) [+ @! I6 I
M(F,F'')=±Fd=Mo(F), W" Z/ |7 y+ h4 Y* w! q4 }! k. U) `
上式表示,附加力偶矩等于原力F對平移點的力矩。6 D% a# ?2 J8 b5 f6 K
于是,在作用于剛體上平移點的力F′和附加力偶M的共同作用下,其作用效應就與力F作用在A點時等效。
) ?5 s8 z! L3 e$ ~$ ^. H力的平移定理——作用于剛體上的力,可平移到剛體上的任意一點,但必須附加一力偶,其附加力偶矩等于原力對平移點的力矩。" h/ a4 P- X+ \* e! W6 Z! U
根據力的平移定理,可以將力分解為一個力和一個力偶;也可以將一個力和一個力偶合成為一個力。6 B) c6 A6 o. N( T" [: X
  Y( {& h" w) m4 l& r+ s
2.平面一般力系向平面內任意一點的簡化
7 f& D' `7 S2 E
: \$ ~! u* Q9 f+ G& v- J( P* A/ W" b
α——主矢與x軸的夾角
* i) J4 M7 A( X* j& }( WMo——平面一般力系的主矩 / I& d  d* U) a
主矩=各附加力偶矩的代數和。
7 y8 Y+ p) @. z(由于每一個附加力偶矩等于原力對平移點的力矩,所以主矩等于各分力對簡化中心的力矩的代數和,作用在力系所在的平面上。)* z6 H) i$ A) i6 Q3 B
Mo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)
0 }1 k8 U/ v3 w! `8 C6 s/ t2 d# p平面一般力系向平面內一點簡化,得到一個主矢 F'R 和一個主矩 Mo, + ~) h9 }& v2 q$ A0 f/ @& H
    主矢的大小等于原力系中各分力投影的平方和再開方,作用在簡化中心上。其大小和方向與簡化中心的選擇無關。
    主矩等于原力系各分力對簡化中心力矩的代數和,其值一般與簡化中心的選擇有關。
3. 簡化結果分析
    平面一般力系向平面內任一點簡化,得到一個主矢 F' R 和一個主矩 M o ,但這不是力系簡化的最終結果,如果進一步分析簡化結果,則有下列情況:
F'R =0, M o ≠0
F'R≠0, M o =0
F'R ≠0, M o ≠0
F'R=0, M o =0(力系平衡)
2.3.2 平面一般力系的平衡
1.平面一般力系的平衡條件
平面一般力系平衡的必要與充分條件為:
( A: r, Y! `" o, R: o

6 H8 S8 F+ ~! ]6 |$ ?2.平面平行力系的平衡條件 ; E9 j# n7 ~* i, h8 D: B  t6 B
平面平行力系的平衡方程為
4 c' f: E- p3 q- V2 P0 U

! S$ _7 z* @8 \1 z; H0 I
平面平行力系只有兩個獨立的平衡方程,因此只能求出兩個未知量。
例2-6 塔式起重機的結構簡圖如圖所示。設機架重力 G =500kN ,重心在C點,與右軌相距 a =1.5 m 。最大起吊重量 P =250kN ,與右軌 B 最遠距離 l =10 m 。平衡物重力為 G 1 ,與左軌 A 相距 x =6 m ,二軌相距 b =3 m 。試求起重機在滿載與空載時都不至翻倒的平衡重物 G 1 的范圍。
4 h# i/ C4 T& J7 G- z
解:取起重機為研究對象。
9 {# u+ {' }( t+ P; y9 v是一平面平行力系( Z3 R& _& q  S9 p3 i, r
3.物體系統的平衡條件
物系——由多個構件通過一定的約束組成的系統。
    若整個物系處于平衡時,那么組成這一物系的所有構件也處于平衡。因此在求解有關物系的平衡問題時,既可以以整個系統為研究對象,也可以取單個構件為研究對象。對于每一種選取的研究對象,一般情況下都可以列出三個獨立的平衡方程。3n
物系外力——系統外部物體對系統的作用力
物系內力——系統內部各構件之間的相互作用力
物系的外力和內力只是一個相對的概念,它們之間沒有嚴格的區別。當研究整個系統平衡時,由于其內力總是成對出現、相互抵消,因此可以不予考慮。當研究系統中某一構件或部分構件的平衡問題時,系統內其它構件對它們的作用力就又成為這一研究對象的外力,必須予以考慮。
( K/ Q. T" R4 ^1 `- @5 }
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9#
發表于 2009-9-28 20:39:12 | 只看該作者
依圖為空間平行力系,其平衡條件是:: ]- [1 _6 [$ K+ _" [
P1+P2+P3+P4=W$ h3 c7 Z) w0 r+ r6 ~7 U" B
WB=(P2+P4)A3 U6 @- R* s5 ?# Y( F; P- }+ i
WD=(P1+P2)C
/ Z9 M0 P6 F" |3個平衡方程,4個未知量,此為一次靜不定結構,必須得知各個桿件的E,補個變形協調方程,方可求解。
" r5 ~9 ^9 Y9 k! G- ]對鋼而言,因為其彈模E高達200Gpa,在靜不定的情況下,某一構件長或短若干微米,受力情況就面目全非(比如Φ50X4長100的鋼管,其彈變10微米,外力變動就達1噸多,不可謂不大)。所以此題若將支撐改為3個,即變身為靜定結構,求解就易如反掌了。
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10#
發表于 2009-9-28 21:00:12 | 只看該作者
8# 草原蒙狼
: c- \& E% c' G; z! L佩服.......無言!!
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