建筑力学：静力学的基本概念

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1、第一章静力学的基本概念3.力的单位：国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)§1-1力和平衡的概念一、力的概念1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。2.力的效应：①运动效应(外效应)②变形效应(内效应)。2力的三要素——大小，方向，作用点力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示，如图。FAF分布力分布在结构某一表面，通常用荷载集度度量集中力集中作用于结构一点3集中荷载汽车通过轮胎作用在桥面上的力4分布荷载桥面板作用在钢梁的力5二、刚体和平衡的概念刚体—在力作用下不发生变形的物体。平衡—物体相对于地球保持静止

2、或做匀速直线运动的状态。三、力系、等效力系、平衡力系、平衡条件汇交力系力偶系平行力系一般力系力系6一、二力平衡公理作用于刚体上的两个力平衡的充分与必要条件是这两个力大小相等、方向相反、作用线在一条直线上。二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。二力杆§1-2静力学基本公理7推论(力在刚体上的可传性)作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效应。==FAF2F1FABF1AB二、加减平衡力系公理在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任意一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。8A作用于物体

3、上同一点的两个力可合成为作用于同一点的一个合力。合力的大小与方向由原两力为邻边而作出的平行四边形的对角线来确定。F1F2R矢量表达式：R=F1+F2即，合力为原两力的矢量和。三、力的平行四边形法则推论：力的三角形法则9四、三力平衡汇交定理一刚体受不平行的三力作用而平衡时，此三力的作用线必共面且汇交于一点。此定理说明了不平行的三个力平衡的必要条件，当两个力的作用线相交时，可用来确定第三个力作用线的方位。10五、作用力和反作用力定律两个物体间的相互作用的一对力，总是大小相等，方向相反，作用线相同，并分别而且同时作用于这两个物体上。[例]吊灯

4、11阻碍物体运动的限制条件称为约束。约束对该物体必然作用一定的力，这种力称为约束反力。约束反力的方向总是与物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就是约束与被约束物体的接触点。§1-3约束与约束反力一、约束与约束反力的概念约束力（反力）主动力（荷载）作用在物体上的力12①大小常常是未知的；②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；③作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：GGN1N213绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。PPTS1S'1S'2S2二、常见的几种类型的约束1、柔索约束142、光

5、滑接触面约束约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体153、光滑圆柱铰链约束ABNAB16ABNANBACB4、链杆约束：17NyNx5、固定铰支座：N186、可动铰支座：NN197、固定端支座20画受力图的方法与步骤：1、取隔离体（研究对象）2、画出研究对象所受的全部主动力（使物体产生运动或运动趋势的力）3、在存在约束的地方，按约束类型逐一画出约束反力4、区隔离体时的抛弃部分对分离体的力不能丢。§1-4物体的受力分析与受力图21画出重物和AB杆的受力图[例1]22例2重量为FW的小球放置在光滑的斜面上，并用绳子拉住，画出此

6、球的受力图。【解】以小球为研究对象，解除小球的约束，画出分离体，小球受重力(主动力)FW，并画出，同时小球受到绳子的约束反力（拉力）FTA和斜面的约束反力（支持力）FNB。23【解】取梁为研究对象，解除约束，画出分离体，画主动力F；A端为固定铰支座，用水平和竖直的两个未知力FAx和FAy表示；B端为移动铰支座，它的约束反力用FB表示，但指向可任意假设。例3水平梁AB受已知力F作用，A端为固定铰支座，B端为移动铰支座，梁的自重不计，画出梁AB的受力图。24画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清

7、研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。1、不要漏画力25约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。即受力图一定要画在隔离体上。26一个力，属于外力还是内力，因研究对

8、象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。5、受力图上只画外力，不画内力。6