理论力学1—静力学的基本概念和受力分析1

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1、静力学：运动学：动力学：研究物体在力系作用下的平衡规律。研究物体运动的几何性质，而不考虑引起物体运动的原因。研究受力物体的运动变化与作用力之间的关系。理论力学的具体研究内容静力学研究物体在力系作用下的平衡规律。平衡——静止和匀速直线运动。力系——作用在物体上的若干个力。分类：按力的作用线分布：平面力系和空间力系；按力的作用线关系：汇交力系、力偶系、任意力系(含平行力系)。静力学引言若作用于物体上的力系使物体保持平衡，则该力系称为平衡力系。此时力系所满足的条件称平衡条件。静力学所研究的基本问题含以下三部分：1.物体的受力分析；2.

2、力系的简化；3.力系的平衡条件及其应用。静力学引言由于静力学研究的力学模型是刚体和刚体系统，故静力学又称刚体静力学。所谓刚体是指这样的物体,在力的作用下,其内部任意两点之间的距离始终保持不变。刚体是一个理想化的力学模型。1.1静力学基本概念第一章静力学基本概念与受力分析力使物体形状发生改变的效应称为力的内效应或变形效应。力是物体之间相互的机械作用,这种作用的效果是使物体的运动状态发生变化,同时使物体的形状发生改变。力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应或运动效应;力的三要素:大小、方向、作用点。理论力学材料力学第一章静力学

3、基本概念与受力分析公理1力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。或者说，合力矢等于这两个力矢的几何和，即A它是力系简化的基础。F1FRF21.2静力学公理第一章静力学基本概念与受力分析作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的充要条件是：这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。公理2二力平衡原理F1F2ABF1=-F2第一章静力学基本概念与受力分析①对刚体来说，上面的条件是充要的。③二力杆(二力构件)：只在两个力作用下而平衡的

4、刚体叫二力杆。②对变形体(或多体中)来说，上面的条件只是必要条件。二力杆说明：第一章静力学基本概念与受力分析在作用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。该公理是力系简化的理论依据。公理3加减平衡力系原理第一章静力学基本概念与受力分析作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的作用。作用于刚体上的力的三要素变为：大小、方向、作用线。作用于刚体上的力是：滑动矢量。推论1力的可传性AFBABF2==ABFF1F2F1=F2=F作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于

5、一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。说明了不平行三力平衡的必要条件，即：不平行三力平衡必汇交。推论2三力平衡汇交定理[证]∵为平衡力系，∴也为平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共线，∴三力必汇交。两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。它是受力分析必需遵循的原则。公理4作用与反作用定律当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把该变形体刚化为刚体，则平衡状态保持不变。公理五刚化原理它建立了刚体力学与变形体力学的联系。自由体——位移不受限制的物

6、体。非自由体——位移受到限制而不能作任意运动的物体。约束——对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。约束反力——约束作用于非自由体的力。(简称：约束力或反力)除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋势的力，称为主动力。约束力是由主动力引起的，是一种被动力。1.3约束和约束力约束力为拉力，作用线沿柔性体背离物体。1.3.1柔索约束属于这一类约束的有:柔软的绳索、链条或胶带等。FT1F’T1F’T2FT2举例:皮带传动1.3.2具有光滑接触表面的约束约束力沿接触面公法线方向并指向物体。1.3.2具有光滑接触表面的约

7、束FN法线切线1.3.3圆柱铰链和固定铰链支座1.3.3圆柱铰链和固定铰链支座约束力过销中心，大小和方向不能确定，通常用垂直的两个分力表示。FAxFAy中间铰FN中间铰A固定铰链支座约束力过销中心，方向不能确定，通常用正交的两个分力表示。固定铰链支座FRFAxFAyA1.3.4滚动铰支座（辊轴支座）FNFN或1.3.4滚动铰支座（辊轴支座）1.3.5球形铰支链约束特点：构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动。约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题。约束力通过接触点，并指向球心，是一个不能预先确定的空间力。可用

8、三个正交分力表示。FAyFAxFAxFAyFA1.3.6轴承约束(1)径向轴承(向心轴承)FByFBxFBz(2)止推轴承B