1.受力图与受力分析的概念
将被研究的物体从周围物体中分离出来,并用简明图形表示出其所受的全部作用力,这种表示物体受力情况的图形称为受力图。被分离出来的物体称为分离体。确定作用在物体上的每一个力的作用位置和方向的分析过程称为受力分析。
2.画受力图的一般步骤
(1)确定研究对象,解除约束,画出分离体简图。
(2)进行受力分析,分析出研究对象上的主动力与约束力,明确受力物体与施力物体。
(3)在分离体解除约束处,画出作用在研究对象上的全部主动力与约束力。
(4)注意作用力与反作用力的符号区别,通常采用加注角标“′”进行区分。
在画受力图的过程中,可充分应用二力杆、三力平衡汇交定理、作用与反作用公理来确定约束力的方向。
3.受力图的应用
【例1-1】 将重量为G的圆柱形滚子放置在光滑斜面上,用平行于光滑斜面的绳索将圆柱形滚子拉住,使圆柱形滚子静止在光滑斜面上,如图1-25所示。画出圆柱形滚子的受力图。
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图1-25 圆柱滚子受力图及受力分析
解:
(1)取分离体。以圆柱形滚子为研究对象,画出其轮廓。
(2)画主动力。圆柱形滚子所受的主动力是重力G,作用在圆柱形滚子中心O,方向是铅垂向下。
(3)画约束反力。圆柱形滚子在A点为柔性约束,其所受约束反力是FT,并沿绳索中心线离开圆柱形滚子;圆柱形滚子在B点为光滑接触面约束,其所受约束反力是FN,并沿接触面公法线指向圆柱形滚子。
【例1-2】 图1-26为一起重支架,在AB杆的B处作用一力F,如果各杆的重量不计,试分别画出杆CD及杆AB的受力图。
解:
(1)本题中的支架是一个物体系统,作受力分析时,应从受力简单的物体着手。杆CD受力简单,仅在C、D两处各受一力作用,根据二力平衡公理,FC、FD两力作用线应沿CD连线,且大小相等,方向相反。
(2)画出杆AB的轮廓,然后画出杆AB受到的主动力F,最后分别在A、C两处画出约束反力。杆AB在C处所受的约束反力是F′C,它是FC的反作用力;杆AB在A处是固定铰链支座,所受的约束反力是一对正交分力。
图1-26 起重支架受力图及受力分析
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