[工学]第二章 水静力学.pptVIP

水 静 力 学 概 述 本章纲要: 第一节　静水压强及其特性 静水压力：静止液体作用在与之接触的表面上的水压力。单位：N或KN。 二 静水压强的特性 第二节 重力作用下静水压强分布规律 二、等压面 三、 绝对压强、相对压强、真空值 四 静水压强分布图 平面静水压强分布图示例一 平面静水压强分布图示例二 平面静水压强分布图示例三 曲面静水压强分布图示例一 曲面静水压强分布图示例二 五 测压管高度、测压管水头、真空度 真空度 第三节 测量压强的仪器 二 水银测压计 三 水银差压计 四 真空测压计 水银真空测压计 第四节 作用在平面上的静水总压力 第五节 作用在曲面上的静水总压力 “先分解后合成”图示 一水平分力的大小 水平分力的三维图示 二静水总压力的垂直分力 （1）垂直分力的大小 压力体构成 (2)垂直分力的方向 三静水总压力的合力及作用点 再 见! 静水压强第一特性证明 液压千斤顶压力传递原理 等压面为水平面证明 等压面举例 敞口容器压强计算 密闭容器压强计算 图解法 一静水总压力的大小(图解法) 二方向与作用点(图解法) 合力方向垂直指向受压面 三角形与矩形荷载 梯形荷载计算 一静水总压力大小(解析法) 二方向与作用点(解析法) 复杂曲面的压力体 两侧有水的压力体 自由液面的确定 例2-3 例2-4 如图所示多级U形水银测压计，求容器中A点压强。已知两个U形管的水银柱高为 三峡船闸 例1 某矩形闸门高 ，宽 上端有铁链维持其铅直位置， ， ，试求铁链受的拉 。 ，下端装有铰与地连接， 力 解: （1）总压力的大小： (2) 方向：垂直闸门水平向右。 (4) 拉力 对B点取矩 (3) 作用点：过矩形荷载的的形心， 解 容器左侧测压管的水柱高为 kpa 已知盛水容器内A点相对压强为19.6kPa，其他数据如图所示。求：①容器两侧测压管内的水柱 h及水银柱高度，②水面压强。 m 又 于是液面压强 kpa ∵U形测压计中，n一n为等压面，满足 ∴水银柱高 水柱高 。 ， ， ， 解 由等压面原理可知 x o z dpx dpz dp E F E F dωz dωx dpx dpz dp θ h 微元曲面EF的水平分力 曲面AB的水平分力 曲面垂直投影平面 对oy的静矩 水平分力 =曲面的铅垂投影面的静水总压力 A B ωx px x o z y hD px ωx x o z E F h A B E F dωz dωx dpx dpz dp θ 曲面EF上的垂直分力 曲面AB的垂直分力 EF面所托液体体积 曲面AB所托的液体的体积，称为压力体，其体积用V表示 垂直分力=压力体所托液体的 重量 A B x o z y 受压曲面本身 通过曲面周界边缘的铅直面 自由液面或自由液面的延长面 相对压强等于零 复杂压力体绘制 由虚压力体和实压力体而定 Pz Pz 实压力体 虚压力体 压力体和液体同侧 压力体和液体异侧 自由液面延长面 垂直分力的作用线通过压力体的重心 总压力的大小 总压力的方向 总压力P与水平线的夹角 α pz px A B p k D 与 作用线的交点K不一定在曲面上 返回 △px △pz △py △pn A B C O Z y x △x △z △y 证明：取平衡液体中的微元四面体OABC 四个面的平均静水压强 四 个 面 的 表 面 力 Z y x △px △pz △py △pn A B C O △x △z △y 假定X、Y、Z为四面体三个方向的单位质量力 沿x方向的平衡方程： 两边同除 总质量 力 微分四面体无限缩至o 点, △x以及△ωx、△ωn→0, 得到 同理 和 面的平均静水压强 任意点压强仅是空间坐标的函数,与受压方位无关,即 p p pn p2 A2 p1 A1 小活塞压强 被等值传递到大活塞 自由液面是等压面 G G 等压面为水平面 等压面为斜面 连通容器 两种介质 连通器被隔断 水平等压面需满足条件：只受重力、同一种连续的静止的液体。 A点的绝对压强 A点的相对压强 实际工程中，建筑物多暴露于大气，固体边界有效受力为相对压强。如无特殊说明，后面所讨论压强均为相对压强。 h A B pBabs pa pB 思考:与A点等深的边壁B点有效应力大小及方向? 若p0为相对压强 若p0为绝对压强 P0pa h1 A B pBabs pa A点相对压强 A点绝对压强 A点相对压强 A点绝对压强 pB 若pB0,B点有效应力方向如何? 思考: P A B H γH D b γH b P 计算任务: 静水压力的方向与作用