静力学概念和物体受力分析

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1、第一章静力学的基本概念和公理研究物体在力系作用下的平衡静力学将探讨：物体的受力；力系的等效替换；物体的平衡条件。1.4物体的受力分析和受力图1.3约束和约束反力1.2静力学公理1.1静力学基本概念第一章静力学的基本概念和物体受力分析本章主要内容1.1静力学基本概念一.力的概念1.力的定义力是物体间的机械作用，其作用结果使物体的运动状态和形状发生改变。3.力的三要素大小方向作用点2.力的效应外效应—改变物体运动状态的效应。内效应—引起物体变形的效应。1.1静力学基本概念4.力的表示法5.力的单位——力是一矢量，用数

2、学上的矢量记号来表示。F——在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)6.力系——作用于同一物体或物体系上的一群力7.等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。二.刚体和平衡的概念刚体是一种理想的力学模型一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。刚体——受力后不变形的物体；特征表现为在力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。理论力学计算中涉及物体都抽象为刚体1.2静力学的基本公理1.2静力学的基本公理基本概念平衡力系——能使刚体维持平衡的力系(外效应为0）分力——一个力等效于一个力系，

3、则力系中的各力称为这个力（合力）的分力合力——能和一个力系等效的一个力公理公理一(二力平衡公理)要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。等值、反向、共线公理刚体平衡FAFBACB双铰刚杆约束AB实例CABABFAFB双铰链刚杆约束实例公理公理二(加减平衡力系公理)可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个平衡力系，而不改变原力系对刚体的作用。公理推论(力在刚体上的可传性)作用于刚体上的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的

4、作用。==F1=－F2=FFABFABF2F1F1AB公理传递条件：刚体或刚化处理的物系。A公理三(力平行四边形公理)作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。F1F2FR公理三矢量表达式：FR=F1+F2公理公理三(力平行四边形公理)AF1F2FR公理三AF1F2FRAF1F2FR力三角形法公理力合成的几何方法推论(三力汇交定理)当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则第三力的作用线必定也通过这个点。F

5、1FF2A=证明：F1F2F3A3AA2A1公理推论F3FA=A3F1F2F3A3AA2A1推论(三力汇交定理)当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则第三力的作用线必定也通过这个点。证明：公理任何两个物体相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。公理公理四(作用和反作用公理)注意：与二力平衡的本质区别公理五(刚化公理)设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响公理F1F2钢丝绳F1F2刚化

6、为刚体平衡保持不变意义：建立起刚体平衡与变形体平衡的联系。1.3约束和约束反力自由体非自由体约束约束力主动力——可以任意运动（获得任意位移）的物体。——运动(位移)受到某些限制的物体。——约束对被约束体的作用力。——由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。——约束力以外的力。1.基本概念1.3约束与约束反力2.常见的几种类型的约束柔绳、链条、胶带构成的约束(仅能承受拉力）常见约束柔绳约束柔绳、链条、胶带构成的约束约束类型与实例柔绳约束胶带构成的约束约束类型与实例柔绳约束链条构成的约束约束类型与实例光滑

7、接触面约束约束类型与实例FFF约束类型与实例FF光滑接触面约束实例约束类型与实例光滑圆柱铰链约束（平面约束）ABF光滑圆柱铰链约束AB约束类型与实例结构演示铰链铰链FyFx固定铰链支座固定铰链支座光滑圆柱铰链约束约束类型与实例F固定铰链支座表示FF活动铰链支座活动铰链支座光滑圆柱铰链约束约束类型与实例力的实际方向也可以向下。约束类型与实例光滑圆柱铰链约束实例约束类型与实例固定铰链支座活动铰链支座约束类型与实例FRyFRxAFAxFAyA向心轴承光滑球铰链约束：（空间约束）ABF光滑球铰链约束

8、约束类型与实例光滑球铰链约束实例约束类型与实例约束类型与实例止推轴承（空间约束）止推轴承（向心止推轴承）C双铰刚杆约束例题ABABFAFB双铰链刚杆约束（特例）约束类型与实例受力图正确吗?CBDAABFBFA双铰链刚杆约束（特例）约束类型与实例分析滑槽与销钉约束双面约束受力分析1.4受力分析和受力图1.取分离体2.画出对象所受的全部主动力3.在存在约束的地方，按