静力学的基本概念1

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1、第一篇工程静力学工程力学(1)第一篇工程静力学力系（forcessystem）是指作用于物体上的若干个力所形成的集合。本篇主要研究三方面问题：物体的受力分析；力系的等效简化；力系的平衡条件及其应用。第一篇工程静力学第1章基本概念与物体受力分析方法静力学模型物体的抽象与简化－刚体实际物体受力时，使物体的形状和尺寸改变，这种改变称为变形（deformation）。物体变形很小时，变形对物体的运动和平衡的影响甚微，因而在研究力的作用效应时，可以忽略不计，这时的物体便可抽象为刚体(rigidbody)。如果变形体在某

2、一力系作用下已处于平衡，则将此变形体刚化为刚体时，其平衡不变，这一论断称为刚化原理(rigidityprinciple)静力学模型集中力和分布力静力学模型集中力和分布力物体受力一般是通过物体间接触进行的。接触处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）。在很多情形下，这种分布力比较复杂。例如，人之脚掌对地面的作用力以及脚掌上各点处受到的地面支撑力都是不均匀的。静力学模型集中力和分布力当分布力作用面积很小时，为了分析

3、计算方便起见，可以将分布力简化为作用于一点的合力，称为集中力（concentratedforce）。例如，静止的汽车通过轮胎作用在桥面上的力，当轮胎与桥面接触面积较小时，即可视为集中力；而桥面施加在桥梁上的力则为分布力。F1F2静力学模型集中力和分布力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用于一点的合力，称为集中力（concentratedforce）。例如，静止的汽车通过轮胎作用在桥面上的力，当轮胎与桥面接触面积较小时，即可视为集中力；而桥面施加在桥梁上的力则为分布力。q静力学

4、模型约束静力学模型约束工程中的机器和结构都是由若干零件和构件通过相互接触和相互连接而成。约束（constraint）则是接触和连接方式的简化模型。物体的运动，如果没有受到其他物体的直接制约，称为自由体（freebody）。物体的运动，如果受到其他物体直接制约，这类物体称为非自由体或受约束体（constrainedbody）。约束的作用是对与之连接物体的运动施加一定的限制条件。地面限制车辆在地面上运动；桥墩限制桥梁的运动，使之保持固定的位置；轴承限制轴只能在轴承中转动等等。第1章基本概念与物体受力分析方法力

5、的基本概念返回返回总目录力的基本概念力与力系力（force）是物体间的相互作用，这种作用将使物体的运动状态发生变化－运动效应（effectofmotion），或使物体发生变形－变形效应（effectofdeformation）。力是矢量(vector)；当力作用在刚体上时，力可以沿着其作用线滑移，而不改变力对刚体的作用效应，这时的力是滑动矢量(slipvector)；当力作用在变形体上时，力既不能沿其作用线滑移，也不能绕作用点转动，这表明，作用在变形体的力的作用线和作用点都是固定的，所以这时的力是定位矢量（f

6、ixedvector）。力的量纲为牛顿（N）。力在直角坐标系中的表示为：F=Fxi+Fyj+Fzk力的基本概念力与力系力的量纲为牛顿（N）。力在直角坐标系中的表示为：F=Fxi+Fyj+FzkFx，Fy，Fz分别为力矢F在x、y、z轴上的投影，为代数量。作用在物体上的力的集合称为力系（forcessystem）。力的基本概念静力学基本原理力的基本概念静力学基本原理等效力系的概念使同一刚体产生相同作用效应的力系称为等效力系。如果某力系与一个力等效，则这一力称为力系的合力，而力系中的各个力则称为这一合力的

7、分力。作用于刚体、并使刚体保持平衡的力系称为平衡力系，或称零力系。力的基本概念静力学基本原理二力平衡原理刚体在二力作用下平衡的必要和充分条件是：二力沿着同一作用线，大小相等，方向相反，称为二力平衡原理。其数学表达式为F1=－F2作用有二力的刚体又称为二力构件(memberssubjectedtotheactionoftwoforces)或二力杆。力的基本概念静力学基本原理加减平衡力系原理在作用于刚体的力系中，加上或减去任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效应，称为加减平衡力系原理。推论Ⅰ：力的可传性原

8、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。加减平衡力系原理是力系简化(reductionofaforcesystem)的重要依据之一。力的基本概念静力学基本原理推论Ⅰ：力的可传性原理(principleoftransmissibilityofaforce)作用于