第四章 平面一般力系 第一节 力的平移定理 上面两章已经研究了平面汇交力系与平面力偶系的合成与平衡
为了将平面一般力系简化为这两种力系,首先必须解决力的作用线如何平行移动的问题
设刚体的 A 点作用着一个力 F(图 4-3(a)),在此刚体上任取一点 O
现在来讨论怎样才能把力 F 平移到 O 点,而不改变其原来的作用效应
为此,可在 O 点加上两个大小相等、方向相反,与 F 平行的力 F′和 F〞,且 F′=F〞=F(图 4-3(b)) 根据加减平衡力系公理,F、F′和 F〞与图 4-3(a)的 F 对刚体的作用效应相同
显然 F〞和 F 组成一个力偶,其力偶矩为 )(O FMFdm 这三个力可转换为作用在 O 点的一个力和一个力偶(图 4-3(c))
由此可得力的平移定理: 作用在刚体上的力 F,可以平移到同一刚体上的任一点 O,但必须附加一个力偶,其力偶矩等于力 F 对新作用点 O 之矩
顺便指出,根据上述力的平移的逆过程,共面的一个力和一个力偶总可以合成为一个力,该力的大小和方向与原力相同,作用线间的垂直距离为: Fmd 力的平移定理是一般力系向一点简化的理论依据,也是分析力对物体作用效应的一个重要方法
例如,图 4-4a 所示的厂房柱子受到吊车梁传来的荷载F 的作用,为分析F 的作用效应,可将力 F 平移到柱的轴线上的 O 点上,根据力的平移定理得一个力 F′,同时还必须附加一个力偶(图 4-4(b))
力 F 经平移后,它对柱子的变形效果就可以很明显的看出,力 F′使柱子轴向受压,力偶使柱弯曲
第二节 平面一般力系向作用面内任一点简化 一、简化方法和结果 设在物体上作用有平面一般力系 F1,F2,…,Fn,如图 4-5(a)所示
为将这力系简化,首先在该力系的作用面内任选一点 O 作为简化中心,根据力的平移定理,将各力全部平移到 O 点(图 4-5