第 1 静力学基础.ppt

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1、第一篇静力学本篇主要研究三方面问题：工程静力学的理论和方法不仅是工程构件静力设计的基础，而且在解决许多工程技术问题中有着广泛应用。1.物体的受力分析；2.力系的等效简化；3.力系的平衡条件及其应用。§1-1力和力矩§1-2力偶及其性质§1-3约束与约束力§1-4平衡的概念§1-5受力分析方法与过程第1章基本概念与物体受力分析方法§1-6结论与讨论一、力的概念§1-1力和力矩1.力的定义:力是物体间的相互作用，其效果是使物体的运动状态发生改变或物体发生变形力的单位，在采用国际单位为：牛顿（N）、或千牛顿

2、（KN）力对物体的作用效果取决于力的大小、方向与作用点2.力的三要素力的大小反映了物体间相互作用的强弱程度。力的方向指的是静止质点在该力作用下开始运动的方向。力的作用点是物体相互作用位置的抽象化。FAB力是矢量：矢量的模表示力的大小；矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向；矢量的始端（或未端）表示力的作用点。3.集中力和分布力集中力F1F2当力作用面积很小，则可将其抽象为一个点，这时作用力称为集中力。分布力q如果接触面积比较大，力在整个接触面上分布作用，这时的作用力称为分布力。通常用单位长度的

3、力表示沿长度方向上的分布力的强弱程度，称为载荷集度，用记号q表示,单位为N／m。1.力使物体产生两种运动效应：若力的作用线通过物体的质心，则力将使物体在力的方向平移。若力的作用线不通过物体质心，则力将使物体既发生平移又发生转动。二、作用在刚体上的力的效应与力的可传性平移FC平移CF转动ABA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。推论表明，对于刚体，力的三要素变为：力的大小、方向和作用线。可沿方位线滑动的矢量称为滑动矢量。作用于刚体上的力是滑动矢量。FBF2.力的

4、可传性力的可传性对于变形体并不适用F2F1F2F1注意称为矩心，到力的作用线的垂直距离称为力臂点与力的作用线所确定的平面称为力矩作用面。大小：力的大小与力臂h的乘积方向：转动方向三、力对点之矩1.平面力对点之矩——力矩两个要素：力对点之矩是一个代数量，它的绝对值等于力的大小与力臂的乘积，它的正负：力使物体绕矩心逆时针转向时为正，反之为负。常用单位或两个要素：大小：力的大小与力臂的乘积方向：转动方向力使物体绕某一点转动效应的度量，称为力对点之矩2.力对点的矩以矢量表示——力矩矢作用面：力矩作用

5、面方向:转动方向三要素：大小:力的大小与力臂d的乘积空间力对点之矩xyzOFMO(F)rAdB矢的长度--力F的大小与力臂d的乘积；矢的指向—转动方向。矢的方位—力矩作用面；由右手螺旋规则确定。若作用于物体上所有的力都在同一平面内，则力系称为平面一般（任意）力系。（1）平面一般力系：一般力系yxM2M1汇交力系yxA平行力系yx四、力系的概念力系是有一定联系的两个或两个以上的力所组成的系统。1.力系的分类（2）空间力系：力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2.等效力系：使同

6、一刚体产生相同作用效应的力系称为等效力系。3.平衡力系：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。dFROd2F2d1F1五、合力矩定理：平面力系的合力对点之矩等于其各分力对该点之矩的代数和。MO(Fx)+MO(Fy)=Fy(L+a)+Fxb=F(Lsina+bcosa+asina)=MO(F)利用合力矩定理：直接求力矩：MO(F)=F·d=F(Lsina+bcosa+asina)OaFFxFy已知:F,l,a,b,.求:MO(F)例题1-1解：1.力偶由两个大小相等、方向相反且不

7、共线的平行力组成的力系，称为力偶，记作hFF'DABC力偶中两力所在平面称为力偶作用面力偶两力之间的垂直距离称为力偶臂§1-2力偶及其性质大小：力与力偶臂乘积方向：力偶在作用面内的转动方向2.力偶矩平面力偶对物体的作用效应，由以下两个因素决定：d平面力偶矩是一个代数量，其绝对值等于力的大小与力偶臂的乘积，正负号表示力偶的转向：一般以逆时针转向为正，反之则为负。力偶矩的单位与力矩相同。FF'DABC3.推论：力偶对平面任一点之矩就等于该力偶矩。注意：力偶在任一轴上的投影为零。MO(F)+MO(F)

8、=F·AO+F·BO=F·AB=MFFOAB力偶有:F=F;F//FxFF二、力偶的性质性质二：力偶本身不平衡，力偶只能与力偶相平衡。性质一：由于力偶只产生转动效应，而不产生移动效应，因此力偶不能与一个力等效（即力偶无合力），也不能与一个力平衡。性质三：只要保持力偶的转向和力偶矩的大小不变，可以同时改变力和力偶臂的大小，或在其作用面内任意转动，而不会改变力偶对物体作用的效应。60N0.4m0.4m60N0.6m40NM=24N·m2.力偶系及其合