理论力学2.2、平面任意力系的合成与平衡
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理论力学平面任意力系的平衡条件及方程一、平面任意力系的平衡条件平面任意力系平衡的必要和充分条件为:力系的主矢和对任一点的主矩M O 都等于零,F R'=M O =∑M O (F i )二、平面任意力系的平衡方程∑F ix =0∑F iy =0∑M (F )=0O i ⎧⎪⎨⎪⎩⎧∑F x =0⎨∑M A (F )=0⎩∑M B (F )=0条件:x AB⎪⎪⎧∑M A (F )=0⎨∑M B (F )=0⎩∑M C(F )=0条件:A ,B ,C 点⎪⎪上式只有 个独立方程,只能求出 个未知数。
[例]求图示刚架的约束力。
解:以刚架为研究对象,受力如图。
q∑F x =0:F Ax -qb =0∑F y =0:F Ay -F =0∑M A (F )=0:M -Fa -1qb 2=02=qb A解 :F Ax F Ay =F 212A M =Fa +qbq[例]求图示梁的支座约束力。
解:以梁为研究对象,受力如图。
∑F x =0:F Ax +F cos θ=0∑F y =0:F Ay +F B -F sin θ=0∑M A (F )=0:F B a -F sin θ⋅(a +b )-M =0解 :=-F cos θF Ax =M +F sin θ(a +b )aB F =-M +Fb sin θAyFa[例] 外伸梁的尺寸及载荷如图所示,F 1=2 kN ,F 2=1.5 kN ,M =1.2 kN·m , l 1=1.5 m ,l 2=2.5 m ,试求铰支座A 及支座B 的约束力。
60解:1、 梁为研究对象,受力分 如图2、 平衡方程3、解方程∑MA(F )=0F B l 2-M -F 1l 1-F 2(l 1+l 2)sin60=Fx=0F Ax -F 2cos ∑60=0=0∑FyF Ay +F B -F 1-F 2sin 60=0=0.75kN F =3.56kN=-0.261kNF Ax B F Ay[例]悬臂吊车如图所示。
工程力学第二章平面力系的合成与平衡汇总平面力系的合成与平衡在工程力学中是一个重要的概念,它主要涉及到力的合成、力的平衡等内容。
本文将对平面力系的合成与平衡进行详细介绍,内容包括力的合成原理、平面力系的合成方法、平面力系的合力与合力矩计算、平面力系的平衡条件等。
一、力的合成原理力的合成是指将多个力合成为一个力的过程。
根据几何矢量的加法原理,力的合成可以利用力的几何矢量的三角法来求解。
对于平面力系的合成,常用的方法有三角法和平行四边形法。
三角法是指利用三角形的几何性质,将力矢量首尾相接形成一个封闭的多边形,通过测量角度和边长计算出合力的大小和方向。
根据三角法,合力的大小可以用正弦定理或余弦定理求解,合力的方向可以用正切函数求解。
平行四边形法是指将力矢量按照一定比例平移,使它们首尾相接并形成一个平行四边形,通过测量平行四边形的对角线计算出合力的大小和方向。
根据平行四边形法,合力的大小等于对角线的长度,合力的方向与对角线的方向相同。
二、平面力系的合成方法平面力系的合成方法有两种,即图解法和代数法。
图解法是指利用力的几何图形进行合成计算。
它可以根据力的合成原理,通过画出力矢量的几何图形,测量几何图形的相关参数来求解合力的大小和方向。
代数法是指利用向量的代数运算进行合成计算。
它可以根据力的合成原理,通过将力矢量分解为水平和垂直方向的分量,然后将这些分量相互相加来求解合力的大小和方向。
三、平面力系的合力与合力矩计算合力是指平面力系中所有力的矢量和。
合力的大小等于各个力的大小的矢量和,合力的方向与各个力的方向相同。
合力矩是指平面力系中所有力矢量与其中一点的矢量积的矢量和。
合力矩的大小等于各个力矢量和它们到该点的距离的乘积的矢量和,合力矩的方向可以通过右手定则或左手定则确定。
四、平面力系的平衡条件平面力系的平衡表示力系的合力和合力矩都等于零。
根据平衡条件,可以推导出平面力系平衡的两个基本方程:合力矢量和合力矩矢量分别等于零。