剛體平衡
平衡條件
定義
平衡力系
力系的合成為零
條件
平衡條件
物體不移動
→合力為零
物體不轉動
→對任一點之合力矩為零
定理
平衡方程式
二維
A可為平面上任一點
選點技巧
多力通過之點
未知力通過之點
力臂好算之點
其中AB連線不得與x方向垂直
其中A、B、C三點不得在同一直線上
平面特殊力系 平衡方程式
平面共點力系
ΣFx=0 ; ΣFy=0
平面平行力系
ΣFy=0 ; ΣMA=0
三維
其中
二力構件 (Two-force member)
若
一剛體僅受兩力作用
且
此剛體處於平衡狀態
則
此兩力大小相等,方向相反,作用在同一直線上
三力構件 (Three-force member)
若
一剛體僅受三力作用(三力不互相平行)
且
此剛體處於平衡狀態
則
此三力必交一點,且可構成一封閉三角形
支撐反力與自由體圖
支承
凡是與 受力物體接觸 ,而能 拘束物體 者均稱爲 支承
支承反力
支承所產生之 拘束力
常見支承所生反力的情形
平滑插銷或鉸鏈
分支主題 2
滾子
受制平滑槽內 的滾子或插銷
固定支撐
輕索
平滑桿上的套管
自由體圖 (F.B.D.)
自由體
已知
有一個或多個物體所組成之系統
若
受外力作用時,欲分析 其內各物體之 受力情形
則
可將系統之全部或部份單獨取出
稱
自由體
自由體圖
若
將自由體上所受之支承反力及外力全部繪出
則
所得自由體之受力圖 稱為 自由體圖
物體間之作用力
平面與平面
曲面與平面
曲面與曲面
點與平面
點與曲面
靜不定與拘束的分類
完全拘束 (completely constrained)
描述
若
支承反力數 ≥ 靜平衡方程式數目
則
使結構可以承受「任意形式」之負載,而達靜平衡
部份拘束 (partially constrained)
描述
若
支承反力數 < 靜平衡方程式數目
則
使結構「無法」承受「任意形式」之負載,而達靜平衡
不適當拘束 (improperly constrained)
描述
若
支承反力數 ≥ 靜平衡方程式數目
但
反力互相平行
反力交於一點
支承安排不恰當
則
使結構「無法」承受「任意形式」之負載,而達靜平衡
靜定與靜不定
靜定問題 (static determinate)
支承反力數目=靜平衡方程式數目
靜不定(超靜定) (static indeterminate)
支承反力數目 > 靜平衡方程式數目
其中
分析靜不定問題時
除了平衡方程式外
必須考慮物體變形的相合條件 (材料力學)
才能求出所有的未知反力
三度空間之靜平衡問題
三維