理论力学课件(第一章).ppt

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1、质点当所研究的物体运动范围远远超过其本身的几何尺寸时，物体的形状和大小对运动的影响很小，这时可以将其抽象为只有质量而无体积的质点。刚体是质点间距离始终保持不变的质点系。刚体是抽象的力学模型。真实物体受力以后都会变形，当物体的变形和运动尺度相比小的多时，则可简化为刚体。质点系包括质点、刚体、弹塑性体和流体等。抽象化的力学模型静力学受力分析静力计算静力学研究物体在力系作用下的平衡规律；或者说，是研究物体平衡时作用于物体上所有的力（简称力系）所应满足的条件，即力系的平衡条件。具体研究以下问题:1.物体的受力分析；2.力系的简化与合成；3.力系

2、的平衡条件及其应用。第一章静力学基础§1-1力及其表示方法§1-2共点力系、刚体上力系的等效及平衡§1-3变形体的平衡§1-4常见约束、约束反力§1-5物体的受力分析·受力图§1-1力及其表示方法力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或者运动状态发生变化。外效应：力使物体运动状态发生改变的效应---理论力学课程中研究。内效应：力使物体形状发生改变的效应----材料力学等课程中研究。力的定义力的效应力的三要素：大小、方向、作用点用矢量F表示力，或者用数学分析式表示力相关术语：力系、等效力系、平衡力系、合力力系——作用于同一物体或物

3、体系上的一群力。等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。平衡力系——能使刚体维持平衡的力系。分力——一个力等效于一个力系，则力系中的各力称为这个力（合力）的分力。合力——能和一个力系等效的一个力。§1-2共点力系、刚体上力系的等效及平衡汇交力系是指各力的作用线汇交于一点的力系。共点力系：（一种特殊的汇交力系）是指力系中各力的作用线作用交于一点，且作用点相同。FDABFBOFD作用在物体上同一点的两个力，可合成一个合力，合力的作用点仍在该点，其大小和方向由以此两力为边构成的平行四边形的对角线确定。力的平形四边形法则（公理1）力的平

4、形四边形法则是复杂力系简化的基础。AF1F2FRAF1F2FRAF1F2FRAF1F2FR力三角形法二力平衡公理（公理2）作用在刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是：两个力的大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。·此公理揭示了最简单的力系平衡条件。·加减平衡力系公理（公理3）在已知力系上加或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。·此公理是研究力系等效的重要依据。·由此公理可导出下列推理：刚体上力的可传性==F1=－F2=FFABFABF2F1F1AB推理：三力平衡汇交定理F1FF2A=证明：F1F2F3A3AA2A1当刚

5、体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则第三力的作用线必定也通过这个点。刚体上汇交力系合成及平衡条件力多边形法则汇交力系合力的作用线通过汇交点；其大小和方向可用力系中各力矢所构成的力多边形的封闭边矢量来表示。汇交力系平衡的几何条件是：力多边形自行封闭。几何法表达式：FR=F1+F2+F3+F4AF2F1F4F3F2F1FRF3F4BCDEA刚体上汇交力系合成及平衡条件解析法解析法是以力在坐标轴上的投影分析力系的合成及其平衡条件的方法。力在正交坐标轴上的投影与力的解析表达式解析法的关键是：计算力在轴上的投影。汇交力系平衡条

6、件的条件：各力在坐标轴上的投影的代数和分别为零。刚体上汇交力系合成及平衡条件解析法刚体上两等值同向平行力如何合成？变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将其刚化为刚体，其平衡状态保持不变。刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件而非充分条件。刚化公理（公理4）§1-3变形体的平衡变形体平衡问题特例BhhaaFCAFFBFAffFCBAFAFB分析：注意：（1）变形体所受力系各力大小、方向、作用点、分布规律不可轻易改动；（2）特定条件下力系等效简化时，须注意其影响范围。自由体：在空间可做任意位移的物体称为自由体。非自由体：在空间位移受到限制的物体

7、称为非自由体。约束：限制非自由体位移的物体称为该非自由体的约束。约束反力：约束作用于非自由体(被约束体)的力，称为约束反力(或反力)。§1-4常见约束、约束反力约束：限制非自由体位置或位移（包括转角）的其他物体。Structure(Bridge)Constraint(Fixedpinsupport)Constraint(Rollersupport)约束：限制非自由体位置或位移（包括转角）的其他物体。柔索约束特性：只能承受拉力，能阻碍物体沿绳索伸长方向的位移。约束反力：方位沿绳索本身，指向背离物体，使物体受拉。光滑接触面约束特性：只能阻碍

8、物体沿着接触点公法线朝向约束的位移,而不能阻碍物体沿接触点切线方向的位移。约束反力:方向沿接触点的公法线而指向被约束物体。特殊情况：点面接触、点线接触AFAAFA光滑圆柱铰链（固定铰支座）约束结构结构简图受