物体受力分析及其平衡条.ppt

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1、研究对象——构件，指宏观可见物体，如桥梁、汽车、塔、化工设备等。构件的状态——研究处于平衡状态构件。平衡状态——构件在外力作用下相对于地面是静止或匀速运动。第1章物体受力分析及其平衡条件本章研究内容——构件在外力作用下处于平衡状态时遵循的规律。①构件平衡时的受力分析②由平衡条件求未知力大小与方向重点：受力分析(forceanalysis)平衡条件(balancecondition)包括两方面内容：§1.1物体受力分析受力图1.1.1基本概念1.力力——是物体间相互机械作用。力不能脱离物体而存在力的作用效果：外效应——使物体运动状态发生改变内

2、效应——物体在力的作用下发生变形或破坏刚性体——构件在外力作用下形状、尺寸保持不变。注：在对构件受力分析时——可认为构件为刚性体。在分析构件受力变形时——不可认为构件是刚性体。力有三要素——力有大小、方向和作用点力有方向性，力是矢量表示力的大小的国际单位(SI)——牛顿(N)工程上以千牛(KN)表示：1KN=1000N有时用千克力(kgf)表示:1kgf=9.8N力三要素用带箭头线段表示：如图：线段AB长度——表示力的大小AB所在线mn线——表示力的作用线表示力的大小量——标量白色字母F表示表示力的大小与方向——矢量黑色字母F表示A点—

3、—力的作用点1.1.2静力学公理力有四条基本性质(1)二力平衡条件一个刚体只受两力作用处于平衡，二力一定大小相等，方向相反，作用在同一直线上。刚体形状不影响二力平衡性质二力平衡条件简称——二力等值，反向，共线。二力平衡前提条件：①力作用体为刚性体对刚性体受拉受压不变形。条件成立FA=FBFF=F'F'对非刚性体如，柔软体（绳索类）②只受两个力作用③构件处于平衡状态。受拉时FA=FB二力平衡条件成立。受压时柔绳不能承受压力，FA，FB不存在，不能平衡。如图表示二力作用刚体构件构件处于平衡，则FA=-FBFA，FB称为一对平衡力平衡力概念：二力

4、等值，反向，共线，作用在同一物体上。注意：平衡力必须满足四条件，否则不是平衡力。二力构件——在两力作用下，处于平衡构件,构件为杆状时，二力杆。二力杆——在二力作用下平衡的刚性杆状构件。注：工程上杆件指长度远大于截面尺寸。此时二力不共线也可近似二力杆，但对长度和截面尺寸相差不大时，二力不共线，则不是二力杆。力系概念——同一物体受力数n≥2,物体受到力系作用。平衡力系——同一物体在受力数n≥2个力作用下平衡，力系称为平衡力系。加减平衡力系原理：作用在刚体上任一力系中，加上或减去任一平衡力系，物体的运动状态不变，即不改变力的外效应，但改变力的内效

5、应，即加足够大平衡力系时，构件可能破坏。(2)加减平衡力系原理和力的可传性原理如图：在多个力系作用下，匀速运动物体，增加或减去任一平衡力系，运动不变。得出推论——力的可传性原理即作用在刚体上的力可沿作用线移到刚体上任一点，不改变力对刚体作用的外效应。一小车在水平力作用下，将水平力沿作用线移到小车上任一点，小车运动状态不变。可见：力作用点不是决定力作用效果要素，研究力对物体外效应时，力可沿作用线滑动，力视为滑动矢量。如果如果不沿力的作用线移动，如图注意：①力可传性只适用于刚体物体受力不变形。适用于研究力的外效应。对非刚性构件，求变形大小时，力

6、的可传性不适用。②不适用于研究力的内效应对研究力效应，力的作用点决定力的作用效果。力为固定矢量有一橡皮绳在力作用下伸长，改变一力作用点，显示出伸长量不同。(3)力的平行四边形法则合力：作用在刚体上多个力，如果用一个力代替，而不改变力对刚体作用的外效应，此力为合力。力系中各力为分力。a:力的平行四边形法则合力大小与方向由分力为邻边所画平行四边形对角线表示。两共点力合成——作用于物体上任一点两力合成后合力也作用于该点。由图表示共点力合成①两个力的合成——由分力求合力平行四边形法三角形法注意：力为矢量，不能简单相加，除非有同一作用线，否则用平行四

7、边形法合成。矢量和表示：R=F1+F2b:力的合成三角形法以F1末端为F2始端画出F2（平行于原F2），将F2末端与F1始端连线即为合力R。②力的分解将作用于物体上一个力分解为两个分力，分力合力共点。如图具有同一对角线平行四边形由无穷多个，力的分解无穷多。工程一般将力分解为已知方向的两力或两互相垂直的分力。如图：分解互相垂直力——正交分解F1，F2为正交分力。③三力平衡定律物体受三力作用处于平衡，其中两力作用线相交一点，则第三力作用线也必相交同一点。可以证明：如图三力作用物体，物体平衡，两力作用线交于一点。由力的可传性原理将F1，F2移到O

8、点求与合力R物体在R和F3两力作用下平衡，则为二力平衡构件。F3与R必等值，反向共线。三力作用线必交于一点。(4)作用与反作用定律特点：作用与反作用力同时存在，等值，反向，共线。