静力学基本概念及受力分析1

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1、工程力学工程力学EngineeringEngineeringMechanicsMechanics静力学篇静力学篇第第11章章静力学基本概念及物体静力学基本概念及物体的受力分析的受力分析综合实验楼综合实验楼508508主讲教师：祝主讲教师：祝瑛瑛Tel51682724Tel516827242011年2月20日第第11章章静力学基本概念及物体的受力分析静力学基本概念及物体的受力分析¾1.1刚体和力的概念¾1.2静力学公理¾1.3力的解析表示¾1.4刚体及刚体系的受力分析¾¾1.11.1刚体和力的概念刚体和力的概念•刚体：在力的作用下不变形的物体，反之称为变形体。*力(Force)：是物体间

2、的相互机械作用。¾力的作用效应*运动效应或外效应*变形效应或内效应¾力的三要素包括力的作用线的包括力的作用线的空间方位及指向空间方位及指向*力对物体的作用效应决定于力的三要素：大小、方向和作用点。力的作用线力的作用线•力的三要素表明，力是有固定作用点的定位矢量。F¾力的表示法单位矢量作用线FFB大小F0方位角F=

3、AB

4、αA基准轴dd力矢量0FFF=•*力的分类物体受力一般是通过物体间直接或间接接触进行的。接触处多数情况下不是一个点，而是具有一定尺寸的面积。因此无论是施力体还是受力体，其接触处所受的力都是作用在接触面积上的分布力（distributedforce）。1、集中力（conc

5、entratedforce）当分布力作用面积很小时，为了分析计算方便起见，可以将分布力简化为作FF1FF2用于一点的合力，称为集中力。2、分布力（distributedforce）桥面施加在桥梁上的力则为分布力q3．力系（forcesystem）•作用在物体上的一组力{F,F,?,F}12nF3FnF2F1按力系作用线的空间位置，可将力系分为：ò平面力系ò空间力系（1）平面力系：力的作用线分布在同一平面内的力系称为平面力系。（2）空间力系：力的作用线不在同一平面内的力系称为空间力系。平面力系平面汇交力系力的作用线相交于平面内一点的力系FFFFAAPPPAABBBBFFNAFFNB平面力

6、系平面平行力系力的作用线相互平行的力系平面力系平面一般（任意）力系力的作用线既不相交于平面内一点，也不相互平行的力系F1llF2Ma60ABl2l1yFF21MaF60AxABxFFByAy空间力系空间力系也可进一步分为空间汇交力系、空间平行力系和空间一般（任意）力系。*平衡(Equilibrium)：指物体相对惯性参考系保持静止或作匀速直线平移运动。*平衡力系(EquilibriumForceSystem)：指能够保持物体处于平衡状态的力系。•力的基本单位：牛顿(N)1kg=9.8N¾¾1.21.2静力学公理静力学公理公理是人们在生活和生产实践中长期积累的经验总结，又经过实践反复检验

7、，被公认为是符合客观实际的最普遍、最一般的规律。它们是静力学的理论基础。公理1力的平形四边形法则公理2二力平衡公理公理3加减平衡力系公理公理4作用与反作用定律公理5刚化公理公理1力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该点，其大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线来确定。如图(a)所示。即F=F+FR12图(a)图(b)图(c)也可以由力的三角形来确定合力的大小和方向，如图(b)(c)。公理2二力平衡条件作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是这两个力的大小相等、方向相反、且作用在同一直线上。如图所示。F=－F12该公理指

8、出了作用在刚体上最简单力系的平衡条件。但应该注意对刚体而言，这条件既必要又充分，但对变形体而言，这条件并不充分。以绳为例，如图所示。作用有二力的刚体又称为二力构件(memberssubjectedtotheactionoftwoforces)或二力杆。FACAAB受力图正确吗?BFAFBFCAAAAFBBBFBB公理3加减平衡力系原理在作用于刚体的力系中，加上或减去任意的平衡力系，并不改变力系对刚体的作用。同样，该公理只适用于刚体而不适用于变形体。加减平衡力系原理是力系简化力系简化(reductionofaforcesystem)的重要依据之一。由此公理可以导出下列推论：推论推论ⅠⅠ：

9、：力的可传性原理力的可传性原理(principleoftransmissibilityofaforce)作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至刚体内任意点而不改变力对刚体的作用效应。FFFFFFFFF''F=F=－－FF''FFFFFFFFF''对于刚体，力的三要素(threeelementsofaforce)变为：力的大小、方向和作用线。可沿方位线滑动的矢量称为滑动矢量滑动矢量(slidingvector)。作用于刚体上的力是滑动矢量。推论推论Ⅱ