注冊結(jié)構(gòu)工程師:作用在平面上的流體靜壓力(2)
(二)解析法

解析法就是根據(jù)力學(xué)的原理,運用數(shù)學(xué)分析的方法來求平面壁靜水總壓力的計算公式。
設(shè)有一與水平面成夾角α的傾斜平面AB,如圖6—2—12所示,斜面AB左側(cè)承受水壓力、水面大氣壓強為pa,把平面繞Oy軸轉(zhuǎn)90°,受壓平面圖形就在xy面上清楚地表現(xiàn)出來?,F(xiàn)對xy坐標(biāo)分析受力問題。設(shè)在受壓平面上任取一微小面積dA,其中心點在液面下的深度h,則作用在微小面積的靜水壓力為dp=P·dA=ghdA整個受壓面作用著一系列的同向平行力,根據(jù)平行力系之和的原理,將各微小壓力dp沿受壓面進(jìn)行積分,得作用在受壓平面的靜壓力
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既
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靜水壓力的作用點(也稱壓力中心)由于壓強與水深呈直線變化,深度較大的地方壓強較大,所以壓力中心D在y軸的位置必然低于形心C。D點的位置可以利用各微小面積dA上的靜壓力dP對x軸的力矩等于整個受壓面上的靜壓力戶對x軸力矩(力矩定理)求得。
微小壓力dP對x軸的力矩為:
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各微小力矩的總和為:
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靜壓力P對x軸的力矩
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由于合力對某軸之矩等于各分力對同軸力矩之和。
因此
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根據(jù)材料力學(xué)中軸的平移原理可得:
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于是得求壓力中心的基本公式

式中 YD-壓力中心沿y軸方向至液面交線的距離;
YC-受壓面形心沿y軸方向至液面交線的距離;:
IC—受壓面繞通過形心且平行于液面交線軸的慣性矩。
由于IC/yCA總是正值;故YD>YC,說明壓力中心D點總是在形心C的下面。
當(dāng)平面壁是鉛直平面時;其作用點公式為

式中 hD是壓力中心至液面的距離
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