工程力学02静力学基本概念与物体受力分析.ppt

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1、静力学基本概念9/30/2021静力学：研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件的科学．1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图．2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系．3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题．一、静力学基本概念9/30/2021刚体是一种理想化的力学模型。一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持

2、不变的物体。或者在力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。ABCD理论力学的力学模型9/30/2021质点是指具有一定质量而几何形状和尺寸可忽略不计的物体质点系是指由有限个或无限个有联系的质点所组成的力学系统。如：固体、液体、气体等均为质点系。不变质点系刚体刚体系统结构机构其它抽象化的力学模型9/30/2021现象力的概念两类作用形式物体间的直接接触作用如弹性力、摩擦力、压力等。通过场的相互作用如万有引力、静电引力等。力——力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。9/30/2021确定力的必要因素力的三要素

3、大小方向作用点力的效应外效应—改变物体运动状态的效应内效应—引起物体变形的效应力的表示法——力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示，如图。力的单位——在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)1N=1公斤•米/秒2（kg•m/s2)。A9/30/2021二、静力学公理公理：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。A公理一(力平行四边形公理)作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。矢量表达式：即，合力为原两力的矢

4、量和。9/30/2021亦可用力三角形求得合力矢公理二(二力平衡公理)作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：此二力必大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。矢量表示为：9/30/2021说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的③二力杆：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力杆。②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)9/30/2021BDCEA例1请找出二力杆支座A对AEC杆有作用力BD杆对AEC杆有作用力9/30/2021ABCDEF例2请找出二力杆AE杆对EF杆有作用力BE杆对EF杆有作用力AE杆对CD杆有作用力

5、BE杆对CD杆有作用力9/30/2021AB公理三(加减平衡力系公理)在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变厡力系对刚体的作用。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。==作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线．AAB9/30/2021推论2(三力平衡汇交定理)A=证明：A3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。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。）A3AA2A

6、19/30/2021CEABD例3请找出三力平衡的杆支座B对BD杆有作用力AEC杆对BD杆有作用力CBI9/30/2021例4请找出三力平衡的杆ACEEF杆AE对杆有作用力CD杆AE对杆有作用力BDF支座A对AE杆有作用力I9/30/2021公理四：作用力与反作用力定律物体间的作用力与反作用力总是成对出现的，其大小相等，方向相反，沿着同一条直线，且分别作用在两个相互作用的物体上。[例]吊灯9/30/2021在画物体受力图时要注意此公理的应用。9/30/2021公理五刚化原理柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）反之不一定成立，因对刚体平

7、衡的充分必要条件，对变形体是必要的但非充分的．刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。江苏工业学院机械系力学教研室9/30/2021约束与约束力9/30/20211、自由体：2、非自由体：3、约束：4、约束反力：5、主动力：可以任意运动（获得任意位移）的物体。不可能产生某方向的位移的物体。约束对被约束体的反作用力。由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。约束力以外的力。基本概念：三、约束和约束反力9/30/2021约束反力特点：约束力大小——待定方向——与该约

8、束所能阻碍的位移方向相反作用点——接触处9/30/2021常见的几种类型的约束1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）9/30/2021常见的几种类型的约束光滑支承接触对非自由体