工程力学静力学公理和物体受力分析课件.ppt

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1、刚体静力学静力学主要研究：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。力的单位：国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)一、力(Force)的概念1．定义：力是物体间相互的机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态或使物体变形。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AFchap1静力学基本概念和物体的受力分析

2、§1.1静力学基本概念力系：是指作用在物体上的一群力。是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。二.刚体的概念在力的作用下不变形的物体称为刚体，刚体也可以认为是受力后，其内部任意两点间距离保持不变.三.平衡的概念等效力系:作用在物体的力系，用另一力系代替后，若物体的作用效果相同，则两力系互为等效力系。合力,分力4.常用术语一个力系与一个力等效。则此力为该力系的合力，而力系中的各力为此力的分力。公理1：二力平衡公理:二力杆(二力构件):受两个力作用而平衡的刚体.ABAF1F2F2F1B作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是:两个力的

3、大小相等,方向相反,作用在同一条直线上.思考：对变形体？§1.2静力学的基本公理公理2：加减平衡力系公理推论:力的可传性右图中F=F1=F2ABFF2F1ABF(F1,F2)(F2,F)作用在刚体上的力是滑移矢量.力的三要素为：大小、方向、作用线在已知力系上加上或减去任意的平衡力系后与原力系等效。作用在刚体上某点的力，可沿其作用线任意移动，而不改变力对刚体的效应.A作用于物体上同一点的两个力，可合成为一个力。合力的作用点在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线来表示。F1F2FR公理3：二力合成公理（力的平行四边形法则）矢量表达式

4、：AF1F2FRAF1F2FRAF1F2FR力三角形法当刚体在三个力作用下平衡，且其中两力的作用线交于一点，则第三力的作用线必定通过汇交点且三个力共面。F1FF2O=F1F2F3AOCBF3推论：三力平衡定理公理4：作用力与反作用力公理作用力与反作用力总是同时存在，大小相等,方向相反,沿同一直线,并分别作用在这两个物体上.FF'齿轮啮合力反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对变形体是必要的但非充分的。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。公理5刚化公理：约束力：约束给被约束物体的力叫约束力（约束反力）。一、概

5、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：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。（这里，约束是名词，而不是动词）§1.3约束与约束反力主动力：约束力以外的其他已知力称为主动力（荷载）约束力方向：与所限制的物体的位移方向相反。1、柔性约束（绳子，链条，钢丝，皮带等）约束力作用在接触点处，方向沿绳索背离物体柔性约束拉力，用表示．二、常见约束类型约束力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体2、理想光滑接触面约束PFNP常见约束类型FNFNBFNA约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，圆柱铰链3、光滑

6、圆柱铰链约束常见约束类型约束力作用在接触处，沿径向指向中心。当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变。AFAxFAyA可用二个通过中心的正交分力Fx,Fy表示。一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出．构件2＋销钉（1）固定铰链支座约束力：与圆柱铰链相同用圆柱铰链连接的两个构件，其中有一个固接于地面或机器上光滑圆柱铰链约束固定铰链支座（2）滚动铰链支座(可动铰支座）在铰链支座与光滑支撑面之间装有光滑辊轴而成．光滑圆柱铰链约束约束力：构件受到光滑面的约束力。4.光滑球铰链约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动

7、，但构件与球心不能有任何移动。约束力通过接触点，是一个不能预先确定的空间力。可用三个正交分力表示。常见约束类型5.止推轴承约束力：未知的空间力，亦用三个正交分力表示。常见约束类型§1-4物体的受力分析和受力图一、物体的受力分析确定作用在物体上的力，以及每个力的作用位置和作用方向，这种分析过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力分为两类：1、主动力，如重力，风力等，一般是已知的。2、被动力，即未知的约束力1、确定研究对象，取脱离体；2、画出主动力；3、根据约束类型，正确画出约束力。注：必要时需用二力平衡条件、三力平衡汇交定理等确定某些约束力的指向或作用线的

8、方位。二、画受力图例题：图示结构，画球O和杆AB的受力图，AB杆自重不计。画物体