杆的受力分析方法

总３４２期第７期　２００２年７月　《水运工程》　Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｖ　Ｅ　Ｔ０ｌａｌ　３４２　Ｎｏ　７　Ｊｕ１．，２００２　

弯曲河道护岸受力分析的水动力学方法　

李大鸣　，姜明宝　，张彤宇　

（１．天津大学建筑工程学院，天津３０００７２；２．交通部水运司，北京　１００７３６；３．天津水利科学研究所，天津３０００６１）　

摘要：在弯曲河道的水流计算模拟中，用加权的质量集中有限元方法，建立了二维弯曲河道水流数学模型，模似了黎　

河中下游弯曲河段在输水流量下的流动形态，与实测水位、流速、流量资料相比完全吻合，提出弯曲河道护岸在水动力作用　

下的受力分析方法。　关键词：弯曲河道；有限元方法；水流数学模型；护岸受力分析　

中图分类号：Ｕ６１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—４９７２（２００２）０７一ＯＯ２３—０３　

Ｉ－ｌｙｄｍｄｙｍｍｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｆｏｒｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｂｅｎｄｓ　

Ｕ　Ｄａ—ｍｉｎｇ　，ＪＩＡＮＧ　Ｍｉｎｇ—ｂａ　，ＺＨＡＮＧ　Ｔｏｎｇ一　Ｊｊ　

（１．Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔｉ帅ｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，３０００７２，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，１００７３６，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｗａｔｅｒ（　ｎｓｅｎｒａｎｃｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ￣）００６１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ，ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｆｏｒ　ｗｅｉｇｈｔｅｄ　ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ　ｍａｓｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　２一Ｄ　ｆｌｏｗ　ｍａｔｈｅ・　

ｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｆｌｏｗ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｂｅｎｄｓ，ｂｙ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｐａｔｔｅｍ　ｏｆ　ｍｉｄｄｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｂｅｎｄｓ　ｏｆ　Ｌｉ　

闭于铰链、沉杆受力几个问题的分解之阳早格格创做

一、铰链提供的收援力是不是一定沿杆目标？如果有多个杆呢?

如果杆是二力沉杆(杆仅有二个面受力)时,力沿着杆的目标.如果不是,便得便题论题了,普遍是按疏通状态分解

如图所示，沉杆BC一端用铰链牢固于墙上，另一端有一小滑轮C，沉物系一绳经C牢固正在墙上的A面，滑轮与绳的品量及摩揩均不计�若将绳一端从A面沿墙稍进与移，系统再次仄稳后，则（ C ）

A．沉杆与横曲墙壁的夹角减小�

B．绳的推力删大，沉杆受到的压力减小�

C．绳的推力稳定，沉杆受的压力减小�

D．绳的推力稳定，沉杆受的压力稳定

上半句不必阐明了，滑轮二端的绳子推力是一般的.

下半句，那是同面力仄稳问题，进与移动后，绳子的夹角变大，而力的大小稳定，那么合力的大小便小了，所以，沉杆的压力便减小了.

二、为什么“沉杆”给出的力经常沿杆目标？

是力矩仄稳，那正在匀角速度疏通的时间不妨用力矩仄稳阐明.

那么杆正在非匀角速度疏通的时间，怎么样为何杆正在二端给出的力仍旧沿杆目标？

问题补充：

二力杆是什么意义，是怎么定义的，有什么本量？

沉杆是不品量的杆，那是个理念的模型现真是不存留的.

正在那种假设下，如果物体受到一个不为整的力矩将有无限大的角加速度，那是不可能的.所以纵然有角加速度，合力矩仍为整.

M=Ja,a为角加速度，J为转化惯量，沉杆转化惯量为0.

三、正在物理中，为什么不特殊证明的杆的力不妨不沿杆，而沉杆的力必须沿杆？

主要证明一下“为什么沉杆的力必须沿杆”，本量死计中，物理中的“杆”战“沉杆”是什么呢？

所道的杆，肯定不妨启受不沿杆啊，杆有四个目标的力，

一个是杆背，如台球杆

一个是角动轴背，如铁锨

一个是横背，如门闩

一个是拧动轴背，如螺丝刀 沉量的杆普遍能启受杆背的力，不克不迭启受后三项的力.大概者道启受后三项时易变形合断

四、杆正在什么时间不妨推断得只受（大概施）沿杆目标的力？

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独立把杆吊装系统受力分析

1、 冷水机组重量；Q=18000kg，用独立变幅把杆起吊，把杆为Φ325×8×17000mm无缝钢管制作。重量g=62.54kg/m×17m=1063kg.

起吊荷载； P=k(Q+q)=1.1×（18000+250）kg=20075kg

其中；q=250kg为起重机具重量

2、 滑车组出绳端拉力S

20075295280.85pskgn

式中n=滑车组动滑车有效钢丝绳受力根数。η=滑车组有效系数=0.85，用机动卷扬机起吊，钢丝绳安全系数k=5，则5×2952kg=14760kg，6×37+1,1550MPa, Φ17.5mm钢丝绳破断拉力17250kg，符合安全使用要求。实际钢丝绳工作安全系数17250/2952=5.8倍。

由于出绳端拉力为2952kg,所以，选择牵引力5吨的卷扬机，其牵引力是安全的。

3、 吊装把杆吊耳受力F

222cosFsspp

=2229522295220075cos2920075=22702kg

4、 把杆主后缆风绳拉力T

根据系统力矩平衡方程；∑M=0 则

P×860cm＋g×430cm―T×1640cm=0

T=200758601063430108061640kgcmkgcmkgcm

P=吊装荷载 =20075kg g=吊装把杆重量=1063kg 2

5、 吊装把杆轴心受压作用力N

N =S+Pcos29°+gcos29°+Tcos78°

=2952+20075×0.8746+1063×0.8746+10806×0.2079

=23687kg

6、 把杆底座的垂直压力N1

N1=Ncos29°=23687×0.8746=20717kg

7、 把杆底座向后的水平推力N2

N2=Nsin29°=23687×0.4848=11483kg

8、 Φ325×8mm无缝钢管物理特性；

1 物体的受力分析

一、受力分析的基本方法：

1.明确研究对象

在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体（整体）。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。

2.隔离研究对象，按顺序找力

把研究对象从实际情景中分离出来，按先重力，再弹力，再摩擦力，然后已知力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力），最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力，并画出各力的示意图。

3.只画性质力，不画效果力

画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果（拉力、压力、向心力等）画力，否则将出现重复。

二、受力分析的方法

（1）整体法 隔离法 例1、ABC均静止，F=10N，求各接触面间的摩擦力

例2、用大小相等、方向相反，并在同一水平面上的力F挤压相同的木板，木板中间夹着两块相同的砖，砖和木板均保持静止，则( )

A．两砖间摩擦力为零

B．F越大，板与砖之间的摩擦力就越大

C．板砖之间的摩擦力大于砖的重力

D．两砖之间没有相互挤压的力

拓展：若有三块砖，每块质量均为m，则各砖间的摩擦力为多大？

（2）产生原因分析法

例3、如图所示,重力G=20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N的，方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力大小和方向是( )

A．2N，水平向左 B．2N，水平向右

C．10N，水平向左 D．12N，水平向右

例4、如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B、B与地面间的动摩擦因数均为0.4．当用水平力向右拉动物体A时，试求：

（1）B物体所受的滑动摩擦力的大小和方向；

（2）A物体所受的地面滑动摩擦力的大小和方向．