静力01章-受力分析.ppt

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1、第一章静力学基本公理和物体的受力分析1§1–1静力学的基本概念§1–2静力学公理§1–3约束与约束反力§1–4物体的受力分析与受力图第一章静力学公理与物体的受力分析2力的单位：国际单位制：牛顿(N)，千牛顿(kN)一、力的概念1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态。2.力的效应：①运动效应(外效应)②变形效应(内效应)。3.力的三要素：大小，方向，作用点AF§1-1静力学基本概念3力系(Forcesystem)：是指作用在物体上的一群力。平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。是指物体相对于惯性参考系保持

2、静止或作匀速直线运动的状态。二.刚体(Rigidbody)就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。三.平衡(Equilibrium)4公理(axiom)：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理1二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等

3、F1

4、=

5、F2

6、方向相反F1=–F2作用线共线，作用于同一个物体上。§1-2静力学基本公理5说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的；③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。②对变形体来说，上面的条件只是必要条件不是二力

7、构件6在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论1：力的可传性。作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，只要大小，方向，作用线相同，拉力与压力的作用效果相同。公理2加减平衡力系原理7刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。）公理3力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四

8、边形的对角线来表示。推论2：三力平衡汇交定理8公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。[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，且共面。[例]吊灯9公理5刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。10约束反力(Reaction)：约束给被约束物体的力叫约束反力。§1-3约束与约束反力一、概念自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束(Cons

9、traint)：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）11①大小常常是未知的,必须在约束解除后才能表现出来；②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；③作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：GN1GN212绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束PPTS1S'1S'2S213约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体2.光滑接触面的约束(光滑指摩擦不计)PPNPPPPN143、固定铰

10、链支座约束特点：限制物体在平面内的移动。约束反力特点：提供在平面内两个互相垂直方向的反力。15固定铰链结构示意图YX16工程中固定铰链支座的表示174、滚动铰链支座（辊轴支座）约束特点：限制物体在平面内垂直方向（双向）的移动。约束反力特点：提供在平面内垂直方向的反力。18活动铰支座结构示意图Y19工程中滚动铰链支座（辊轴支座）的表示20AXAYAA5、连接铰约束约束反力特点(1)二体连接铰:不考虑销钉,只须画一对正交的作用与反作用力21约束反力特点(2)多体连接铰:要考虑销钉,每根杆都必须画一对与销钉的相互作用的正交力.ACDBCDBAXAYAXDYDX

11、BYBXA´YA´XB´YB´XD´YD´22连接铰结构示意图236、滑移铰约束力24一、受力分析解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。§1-4物体的受力分析和受力图作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体、液体压力等。二类是：由于主动力产生的被动力，即约束反力(reaction)。25拦河大坝的水压力是表面力，为面分布载荷，单位：MPa。面分布载荷还可以简化为线分布载荷单位：N/m，kN/m。26二、受力图(free-bod

12、ydiagrams)[例1]画物体受力图主要步骤：①选研究对象②取分离体③画上主