工程力学基础-静力学基础

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1、工程力学基础工程力学基础内容静力学基础拉伸与压缩剪切和扭转平面弯曲第一章静力学基础静力学：研究物体作机械运动的特殊情况——物体处于静止状态时力的平衡规律。包括：受力分析、力系的简化、平衡的条件等等。物体的静平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。静力学主要内容1静力学基本概念2约束与约束反力3物体的受力分析和受力图4力系的简化5力系的平衡关于力力是物体间的相互机械作用，其效果是使物体的运动状态发生改变(外效应)或物体发生变形(内效应)静力学只研究刚体，因此，只讨论物体在力的作用下整体的平衡问题。力的单位，采用国际单位时为：牛顿（N）1-1

2、静力学基本概念刚体：就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。力对物体的作用效果取决于力的大小、方向与作用点我们称之为力的三要素力的基本概念(1)力的三要素（2）力系物体受到若干力的作用，统称力系平面力系：各力作用线均在同一平面内根据各力作用线的关系，可分为平面任意力系、平面平行力系和平面汇交力系（3）静力学公理公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。作用于刚体上的两个力，如果大小相等、方向相反、且沿同一作用线，则它们的合力为零，此时，刚体处于静止或作匀速直线运动。公理一二力平衡公理空间力系：力

3、的作用线分布于三维空间空间任意力系空间平行力系空间汇交力系只有两个力作用下处于平衡的物体二力构件不是二力构件力可以在刚体上沿其作用线移至任意一点而不改变它对刚体的作用效应公理二加减平衡力系公理在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。推论：力的可传性力的三要素可以叙述为：大小、方向、作用线同一个点作用两个力的效应可用它们的合力来等效。该合力作用于同一点，方向和大小由平行四边形的对角线确定。公理三力的平行四边形法则两个物体间相互作用的力，总是大小相等、方向相反，同时分别作用在两个物体上。公理四作用与反作用定理推论：

4、三力平衡汇交定理刚体受到不平行的三个力作用而平衡时，这三个力的作用线一定交于同一点且位于同一平面内。1-2约束与约束反力1-2-1约束与约束反力的概念我们研究物体的运动时，可能遇到两种情况：物体在空间的运动是不受限制的物体在空间的运动受到某些限制显然，气球作为一个自由物体运动，其运动形式无限多——自由物体。绿色圆柱体在圆槽内的运动受到限制——非自由物体。我们把那些对非自由物体的限制称为约束进一步考察绿色圆柱体的运动，它在圆槽内的运动形式取决于两种力的共同作用：一是使其产生运动趋势的力，如重力、驱动力等，称之为主动力。二是结构形式对其运动限制的力，称之为

5、约束反力，简称反力。约束反力实际上反映了物体间的相互作用我们将上述对非自由体运动限制的约束反力称为理想约束力无法限制非自由体运动的物体间相互作用的其他约束称为非理想约束力如摩擦力①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。按照牛顿第三定律，约束力是一对作用力与反作用力，它们一定大小相等、方向相反、分别作用在构成运动副的两个刚体上。约束反力特点：GGFN2FN1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。1-2-2约束类型和确定约束反力方向的方法1.由柔软的绳索、链条或皮带构

6、成的约束PPFTF1F'1F'2F2约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体2.光滑接触面的约束PFNFNPFNAFNB3.光滑圆柱铰链约束①圆柱铰链AAFXAFYAAFYAFXA②固定铰支座FYAFXA固定铰支座FYAFXA活动铰支座（辊轴支座）FYA一、受力分析解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体压力等。二类是：被动力，即约束反力。1-3物体的受力分析和受力图画物体受力

7、图主要步骤为：①选研究对象；②取分离体；③画上主动力；④画出约束反力。二、受力图[例1]FRAFYAFXAFNDFNDFNEF'NDFBQAOBCDEFFFF'F1FNO[例2]画出下列各构件的受力图QAOBCDEFNCF1′F2FNAF’NCQAOBCDEFNC2FNBFNEFNAFNC1FNDF‘NCF‘NC2F‘NC1[例3]画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况。F’NBFNCFNDFNBFNAFNEFND[例4]尖点问题FNAFNCFNBFNBFNCAACCBBABCABCABC[例5]画出下

8、列各构件的受力图[例6]画出下列各构件的受力图FXBFYBF1FHFCFDF’HFXAFYAF