平面图形的几何性质 * a.一般图形的静矩和形心 对 z、y 轴的静矩分别可表示为: ——(5-1) 一、定义 1.静矩和形心 图5-1 *对形心轴的静矩为零。 静矩量纲为[长度]3。 平面图形的形心坐标为: ——(5-2) 图5-1 b.组合图形的静矩和形心 如有 n 个图形组合在一起,则静矩为: ——(5-3) 形心可表示为: ——(5-4) 式5-4,式5-5中:A1、A2…An——各简单图形的面积 2.惯性矩、极惯性矩、惯性积 图5-2 a.惯性矩 图形对z、y轴的惯性矩定义为: ——(5-5) b.极惯性矩 图形对坐标原点的极惯矩定义为: 又: ——(5-6) ——(5-7) *圆截面对形心的极惯矩为: 对形心坐标的惯性矩为: *空心圆截面对形心的极惯矩为: 对形心坐标的惯性矩为: 三角形截面中心惯性矩 矩形截面中心惯性矩 ?C.??? 惯性积 图形对z、y两轴的惯性积定义为: ——(5-8) y为对称轴 图5-3 *若平面图形具有一根对称轴,则该图形对于包括此对称轴在内的一对坐标轴的惯性积恒等于零。即 惯性矩、极惯性矩、惯性积的量纲为[长度]4 二、平行移轴公式 上面计算式是已知对z、y 轴(形心轴)的惯性矩和惯性积求对 z1、y1 轴的惯性矩和惯性积。 ——(5-9) 图5-4 如z、y轴过图形的形心。z1平行z,y1平行y,则有: 同样也可反求,即 ——(5-10) 对于组合图形: 图5-5 ——(5-11) 解 (1)在距 z 轴任意高度 y 处取狭长条作为微面积,即 例1 半径为r的半圆:(1)求其对直径z轴的静矩及形心 ; (2)求对形心轴zc的惯性矩。 例1图 (2)圆对z轴的惯性矩为: 半圆对z轴的惯性矩为: 利用平行移轴公式,半圆对形心轴 的惯性矩为: 例1图 例2 试计算图示槽形截面的形心主惯性矩。 例2图 解 (1)形心坐标 的计算。 Z为对称轴,形心必在z轴上 例2图 Z 为对称轴,故为形心主轴,另一条形心主轴必须过形心并与 z 轴垂直,即图中 y 轴。 (2)确定形心主轴 例2图 *
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