理论力学课件-第一章 静力学基础.ppt

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1、理论力学静力学部分1.物体的受力分析。-----基础2.力系的等效（或简化）-----桥梁3.力系的平衡条件及其应用-----目标具体主要掌握以下三方面内容：静力学的任务：物体在力系作用下的平衡规律。1.力的概念*力的定义:物体间相互的机械作用。力的运动效应或外效应力的变形效应或内效应§1-1基本概念第一章静力学基础*力的作用效果：施力物体与受力物体*力对物体的作用效果决定于力的三要素：大小、方向和作用点。力的几何表示----定位矢量+力的名称力的几何表示法主要用于受力分析(图示).力的表示力的解析(分析)表示----力的投影F=Fx+Fy+Fz=Fxi+Fyj+FzkFx=Fxi

2、Fy=FyjFz=Fzk分力和投影关系？力的解析表示法主要用于数值计算和建立方程.该法只能描述大小和方向,作用点仍需图示.2.力系的概念力系的定义:作用在同一研究对象上的一群力。力系的种类：空间力系、平面力系、汇交力系、力偶系等。等效力系：复杂力系等效简化为简单力系。分力合力平衡力系：满足平衡条件的力系。3.刚体与变形体定义1：在力的作用下不变形的物体----理想化模型依据：物体实际变形小暂不考虑变形定义2：物体在力作用下，任意两点间距离保持不变。优点：1。不考虑变形引起的尺寸改变2。便于运动研究，描述运动简单。3。力系的简化。非刚体：受力明显变形的物体刚体的组合一个物体能否视为

3、刚体，不仅取决于变形的大小,而且和问题本身的要求有关。【平衡】指的是机械运动的一种特殊运动状态：若物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线平动.4.平衡的概念此时物体受力之间存在特定的关系-----------平衡条件刚体平衡与变形体平衡之间的关系？公理1力的平形四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可合成一个合力，合力的作用点仍在该点，其大小和方向由以此两力为边构成的平行四边形的对角线确定。§1-2静力学基本公理矢量式代数式AF1F2F1F2FROAF1F2FRAF1F2力的平行四边形法则F1F2FRO·此公理给出了力系简化的基本方法。·平行四边形法则是力的合成法则，也是力的分解

4、法则。·力的平行四边形法则是运算法则，而非真实受力图,合力和分力不应同时出现在一张受力图中。公理2二力平衡公理作用在刚体上的两个力，使刚体平衡的充要条件是：两个力等值、反向、共线。一对基本的平衡力系（最简单的平衡力系）。仅适于刚体。对于非刚体（变形体）只是必要条件而非充分条件。在受力分析和力系简化中应用，此类杆件称作二力构件或二力杆。公理3作用与反作用公理两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。*此公理概括了物体间力的传递规律，表明作用力与反作用力成对出现，并分别作用在不同的物体上。公理4加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的

5、作用。即原力系与加减平衡力系后得到的新力系等效。此公理是研究力系等效与简化的重要依据。作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线任意移动，并不改变该力对刚体的作用。作用于刚体上的力三要素：力的大小、方向、作用线推理1刚体上力的可传性推理2三力平衡汇交定理若刚体在三个力作用下处于平衡，且其中二力作用线已知并相交于一点，此三力共面，且作用线汇交于一点。注意三力汇交与三力平衡无关系二力作用线必须是已知的,不可假设.此定理主要用于受力分析中,判定第三力的方位.公理5刚化公理变形体在某力系作用下处于平衡时，如将其假想为刚体，则此刚体在该力系作用下仍保持平衡。刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件而非

6、充分条件。刚体平衡变形体平衡?自由体和非自由体*在空间的位移不受任何限制的物体称为自由体。*位移(转角)受到其他物体强制限制的物体称为非自由体。§1-3常见约束和约束反力约束限制非自由体的某些位移(转角)的其他物体。约束力或约束反力约束作用于非自由体上的力称为约束力。*大小:未知，可利用平衡条件由其他主动力求出.*方向:总是与所限制的位移方向相反.*作用点:根据具体约束而定.常见约束1.柔索约束BEDCACDFCFD约束特性：只能承受拉力，能阻碍物体沿柔索伸长方向的位移；约束反力：方位沿柔索本身，指向背离物体，使物体受拉。作用点在接触点.2.光滑接触面约束约束特性:只能阻碍物体

7、沿着接触点公法线朝向约束的位移,而不能阻碍物体沿接触点切线方向的位移。AA约束反力:过接触点、沿公法线方向、指向被约束物体。AFAAFAⅠⅡAFA双面光滑支撑面约束AFA3.光滑圆柱铰链约束约束结构：两个构件上钻同样大小的圆孔，并用同样大小圆柱销钉穿入圆孔，将两个物体连接起来。（轴向与径向）光滑圆柱铰链约束实例约束特性：物体只能绕销钉轴线相对转动，与销钉轴线相垂直的平面内的径向位移被限制。约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内通过圆心，方位和指向不能确定的一个力。通常将其