静力学的基本概念课件.ppt

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1、复习静力学研究作用在物体上的力及其关系：1.物体不考虑变形，即为刚体2.力、力矩3.单刚体和多刚体受力分析(力的简化、平衡方程)工程力学的主要内容拉力扭矩弯矩拉伸扭转弯曲力(应力)变形(应变)破坏刚度材料力学研究外力对变形体的效应，如变形、破坏、失稳等。静力学是基础，学好才能对变形体进行受力分析！静力学基本概念力系的简化平衡方程摩擦力静力学主要内容2质点与力刚体与力、力矩力、约束和自由度第一章静力学基本概念3牛顿三大定律：惯性定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动或静止状态F=ma作用力与反作用力(牛顿的原创)大小相等——力有大小方向相反——

2、力有方向质点与力总结前人结果4质点与力力有三个分量质点有三个方向的平动三个自由度：需要三个量来描述运动力是一个三维矢量矢量：Maxwell提出质点有三自由度力矢量力大小力方向物体不受力，物体上的点一定是静止或直线运动吗？合力5刚体与力、力矩假如旋转的风扇掉到冰面上，不受力，叶片上的点不会保持静止，而是继续旋转！刚体无数个质点构成(也叫质点系)，运动时任意两质点间的距离保持不变(不发生变形)刚体有平动也有转动质点力学遇到瓶颈，引入刚体力学6刚体与力、力矩力沿作用线的可传递性6个自由度平面刚体有2个平动+1个转动3个自由度讨论：力作用在刚体的不同质点上，是否相同？力

3、的三要素：大小、方向，作用点空间刚体有3个平动+3个转动7刚体与力、力矩不同的作用点，对点的力矩不同！Frd平面上的力矩：d:点到作用线的垂直距离空间力矩：向量的叉乘定义力矩叉乘仍是三维矢量OOFrFr大小：8刚体与力、力矩方向：右手法则r与F围成三角形面积两倍大小：9刚体与力、力矩叉乘的结合律：合力产生的力矩等于分力产生的力矩之和。结合律如何用数学定义证明？10力除了对点求矩，还有对轴求矩，如推门刚体与力、力矩力矩的三个分量分别是对三个轴的矩(矢量定义)11质点与刚体、力与力矩小结质点刚体组成方式单个质点质点系描述运动平动平动+转动自由度33+3受力方式力力+

4、力矩冰面上的风扇不受力，但点却做圆周运动：质点系所受合力为零，但单个质点受力不为零天体非常大，为什么还可以考虑为质点？12集中力：前面的力都是集中力分布力体力：重力、惯性力表面力：压力、接触力力、约束和自由度力是否还有其他的形式存在?13研究物体的运动时，可能遇到两种情况：物体在空间的运动是不受限制的：空中的石头物体在空间的运动受到某些限制：门的运动物体通常都是受限制的，称为约束，约束会减小物体的运动自由度，还会产生约束力。主动力：产生运动趋势的力，如重力、驱动力约束力：结构形式对其运动限制的力，也称约束反力，简称反力力、约束和自由度14约束反力的特点：被动力，

5、大小取决于物体上的主动力方向总是限制物体的运动，即与物体运动方向相反作用点在物体与约束相接触的那一点力、约束和自由度大小取决于物体上的主动力15约束可以用约束方程来表示，可分成两类双边约束：约束方程用等式表示单边约束：约束方程用不等式表示力、约束和自由度双边约束：单边约束：直线L的y坐标不能小于016常见双边约束力、约束和自由度圆柱铰链图形表示图力表示约束自由度名称2(平面)球铰3(空间)2(平面)杆约束1(空间)1(平面)小技巧：有几个杆，就约束几个自由度17常见双边约束力、约束和自由度固支图形表示图力表示约束自由度名称6(空间)3(平面)简支1(空间)1(平

6、面)18常见单边约束力、约束和自由度光滑接触图形表示图力表示名称绳索19约束会限制自由度静定：约束自由度与系统自由度相等超静定：约束自由度大于系统自由度，也叫静不定力、约束和自由度静定：球：2自由度两根杆约束：2自由度20力、约束和自由度静定(平面为例)：：刚体：3自由度固支约束：3自由度刚体：3自由度铰支约束：2自由度活动铰约束：1自由度2个刚体：6自由度1个固支约束：3自由度1个柱铰约束：2自由度1个活动铰约束：1自由度21力、约束和自由度超静定(平面为例)：小球：2自由度三杆约束：3自由度刚体：3自由度铰支约束：2自由度活动铰约束：3自由度超静定数：1超静

7、定数：1刚体：3自由度固支约束：3自由度活动铰约束：1自由度超静定数：222桁架自由度的求法(平面为例)力、约束和自由度杆为约束法：13个杆，8个铰接点铰接点视为质点，单个自由度为2杆视为约束，单个约束自由度为1讨论：如何杆为刚体，铰视为约束呢？23知识点小结质点平动刚体转动自由度力力矩矢量叉乘约束约束反力杆约束铰支活动铰链约束固支约束自由度静定超静定24谢谢大家！作业：0ABCEFGD为边长为1的正方体，分别求力矢量为FB、CA、EG、OD的矢量表示，以及它们分别对点O的矩。(请下周二课堂交)25