Зовнішнє навантаження застосовується лише один раз; потім передається через з'єднання (через внутрішні сили) до всіх інших членів суглоба. Якщо в точці програми підключено декілька членів, ви можете зробити довільний вибір того, де застосувати це навантаження, доки ви будете дотримуватися цього вибору для всього аналізу. (Це правильно для статичного аналізу ферм і кадрів, принаймні.)
Я вважаю, що іноді допомагає концептуально "збільшити" цю зв'язок і пройти поступово передачу сили, при необхідності стільки діаграм вільного тіла, що навіть включати сам штифт, якщо ви взагалі не впевнені як передавати силу від члена до члена.
Я почну з деревного елемента, з отвором штифта, перебільшеним для зручності і різанням на G, щоб зберегти мені час накреслення:
Я застосував тут зовнішню силу. Мій баланс сил для цього FBD буде включати рівняння:
$$ Сигма F_y = F_ {A, y} + F_ {G, y} - 1.500 mathrm {lb_f} = 0 1 $$
З цього моменту, значення зовнішньо застосованої сили відображається у значеннях $ F_ {A, y} $ і $ F_ {G, y} $. Тепер я намалюю FBD штифта:
Зауваження щодо умовностей FBD: Мені подобається робити кожну силу, вперше я визначаю її на діаграмі, в позитивному напрямку. Це не так дійсно Незважаючи на те, яким чином ви малюєте його в перший раз, якщо ви завжди дотримуєтеся початкового визначення на будь-якому наступному етапі, але в цьому випадку він добре працює для аналізу шляхом перевірки. У цьому випадку рівняння у напрямку y у будь-якому випадку:
$$ Сигма F_y = F_ {стрижень, y} - F_ {A, y} = 0
Тепер ми можемо дивитися на іншого члена в суглобі, який є металевим стрижнем. Ви можете розглянути це, щоб показати гофрований кінець, а не роздвоєний шпонка кінець показаний на оригінальній ілюстрації, якщо хочете; це не має ніякого значення для аналізу, але заощаджує час на креслення FBD.
Так чому ж я не намалював зовнішню навантаження на 1500 фунтів на цю третю діаграму? Відповідь проста:
- Ми визначили $ F_ {стрижень, y} $ спочатку через всі сили, присутні в попередньому FBD з'єднання;
- Ми визначили ті сили, які присутні в FBD з'єднання, з точки зору сил, присутніх у попередньому FBD першого члена;
- Зовнішня сила була застосована в FBD першого члена.
Наші рівняння всі пов'язані спільними змінними, тому ефект зовнішньої сили при застосуванні лише один раз поширюється на всі інші члени і з'єднувачі в цьому об'єднанні і потенційно на весь кадр.
Перегрупування рівняння $ (1) $:
$$ F_ {A, y} = 1 500 mathrm {lb_f} - F_ {G, y} $$
Замініть у рівняння $ (2) $:
$$ F_ {стрижень, y} - (1,500 mathrm {lb_f} - F_ {G, y}) = 0 $$
Оскільки $ F_ {rod, y} $ прикладається безпосередньо до металевого стрижня в третьому FBD і його визначення враховує зовнішнє навантаження, яке ми вже застосували в першому FBD, тепер ви повинні бачити, що немає необхідності застосовувати зовнішнього навантаження на більш ніж один учасник у стику. Якщо ви застосували його знову, ви б подвійний підрахунок, і ваш аналіз буде неправильним.
До речі, до тих пір, поки ми не будемо стурбовані, штифт не вдасться, ми можемо пропустити малювання його FBD і просто застосувати третю дію / реакцію пари безпосередньо між членами суглоба.
