基本概念与受力分析.ppt

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1、第一篇静力学研究构件的受力与平衡的规律，分析和计算构件所受外力的大小和方向。★物体的受力分析★力系的简化★力系的平衡条件第一章静力学基本概念与物体受力分析§1静力学基本概念§2约束和约束力§3受力图§1静力学基本概念1.刚体的概念刚体是抽象化的力学模型理论力学研究的物体都是刚体刚体力学静力学——刚体静力学在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。2.平衡的概念平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动。平衡是物体运动的一种特殊形式。我们常把固结在地球上的参考系视为惯性参考系，这样比如桥梁、机床的床身、作匀速直线飞行的飞机

2、等等，均可看作处于平衡状态。§1静力学基本概念§1静力学基本概念力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。作用效应：（1）使物体的运动状态发生改变——运动效应或外效应，如位置、速度、加速度等（理力）；（2）使物体发生变形——变形效应或内效应（材力）作用方式：（1）直接接触作用；如压力、摩擦力等。（2）间接作用，如磁场、电场、重力场等。3.力的概念§1静力学基本概念力的三要素及其表示：力的作用线AF力的单位:N（牛顿）、kN（千牛）（1）力的大小，(作用强弱程度)（2）力的方向，（方位和方向）（3）力的作用点。（抽象点）

3、力的三要素：可用一矢量表示§1静力学基本概念定位矢量或固定矢量自由矢量:只表示力的大小和方向,并可以从任一点画出的矢量为该力的力矢,这类矢量称为自由矢量。按作用力分布的面积:集中力:力的作用集中于一点；分布力:物体间的作用力分布在一定的面积或体积上。力的分类§1静力学基本概念集中力分布力载荷集度q：单位面积上力的大小4.力系的概念作用在物体上的一群力——力系力系的分类：按力系中各力作用线在空间的位置分布，将力系进行分类：平面力系空间力系汇交力系平行力系任意力系§1静力学基本概念§1静力学基本概念力系相关概念：平衡力系：作用于刚体而使其保持平

4、衡的力系。等效力系:若两力系分别作用于同一物体其效应相同。若力系与一个力等效，则此力就称为该力系的合力，而该力系中的各力，则称为此合力的分力。注：理论力学中等效是指外效应等效。ABAB2FFF力系的简化：对一个复杂的力系求与之等效的简单力系的过程。§2约束和约束力自由体——位移不受限制的物体。非自由体——位移受到限制的物体。★约束约束反力的方向必与该约束所能够阻碍的位移方向相反，作用点必然在约束和被约束物体的相互接触点，大小通常是未知的。★约束反力约束体对非自由体施加的力——约束反力AGFA对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。

5、§2约束和约束力工程中常见的几类典型约束★柔索★光滑支撑面★光滑圆柱铰链（固定铰链支座）★活动铰链支座★光滑球铰链★二力构件§2约束和约束力绳索皮带——链条1、柔索§2约束和约束力AAFA●反力特征:方位：沿柔索轴线指向：背离物体（受拉）只限制物体沿柔索伸长方向的运动●约束特征：§2约束和约束力2、光滑支撑面FNFNFN§2约束和约束力●约束特征：只限制物体沿公法线趋向于支承面方向的运动●反力特征：方位：沿接触处的公法线指向：指向物体（物体受压）ABCFNAFNBFNC§2约束和约束力3、光滑圆柱铰链（固定铰链支座）●约束特征：只限制物体沿

6、圆柱形径向的运动。不限制其轴向和绕轴的转动运动。●约束反力特征：方位：沿销钉的径向指向：指向不定（假定两互相垂直分量）固定铰支座§2约束和约束力固定铰支座示意图用两个相互垂直的力表示铰支座的约束反力§2约束和约束力§2约束和约束力★中间铰★向心轴承§2约束和约束力4、活动铰链支座(辊轴支座)●约束特征：只限制垂直于支承面方向的运动。●约束反力特征：方位：指向：通过销钉中心，垂直于支承面指向物体可动铰支座§2约束和约束力可动铰支座示意图这类支座只能限制物体垂直于物体和约束接触面的方向的运动§2约束和约束力§2约束和约束力5、光滑球铰链限制物体

7、在接触点处各个方向的移动，而不限制物体绕该点的转动。方位和指向都不定，常假定三个正交分量Fx、Fy、Fz。FN●约束特征：●约束反力特征：●球形铰链符号及反力表示：FAzFAxFAyAA§2约束和约束力★止推轴承约束反力用三个正交分量Fx、Fy、Fz表示。§2约束和约束力6、二力构件两端为铰链连接的刚杆支承，不计自重，只在铰点受两个力而处于平衡的构件。（双铰链刚杆连杆、链杆、二力杆）二力杆：①两端用光滑铰链与其它物体连接的刚杆；②不计自重；③杆上无其它主动力作用。链杆约束§2约束和约束力§2约束和约束力●约束的特点：只限制物体沿两铰连线方向

8、的运动。●约束反力的特点：方位：指向：两铰链的连线方向指向不定（通常假定）。二力杆约束简图二力杆约束反力§2约束和约束力公理：刚体在二力作用下平衡的充要条件是此二力等值、反向、共