理论力学 静力学部分课件.ppt

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1、理论力学2021年8月9日静力学1引言静力学：研究物体在力系作用下平衡规律的科学。在静力学中，研究以下三个问题：1．物体的受力分析分析物体共受几个力，以及每个力的作用位置和方向。2．力系的等效与简化用一个简单力系等效地替换一个复杂力系，则称为力系的简化。3．建立各种力系的平衡条件研究作用在物体上的各种力系所需满足的平衡条件。2一、静力学基本概念二、静力学公理三、约束和约束反力四、物体的受力分析五、平面力系的简化与平衡六、空间力系的简化与平衡七、摩擦八、例题及练习内容回顾：3当物体的变形很小，在研究的问题中将其忽略不计，不会对问题的性质带来本质影响时

2、，可将该物体看作刚体。在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。刚体：刚体是一个抽象的、理想化的力学模型。一）刚体的概念：在静力学中把研究的物体都视为刚体，因此也称为刚体静力学。刚体是在一定条件下，研究物体受力和运动规律时的科学抽象，它不仅使所研究的问题大大简化，而且不影响结果的精度要求。一、静力学基本概念4内效应（变形效应）和外效应（运动效应）。二）力的概念：物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。1.力：2.力对物体的作用效应：力对物体的作用效应取决于三个要素：(1)力的大小；（2）力的方向；（3）力的作用点

3、。力是矢量，通用黑斜体字母F表示力矢量，而用普通白斜体字母F表示力的大小。3.力的三要素：4.力的表示方法：手写力矢量：一、静力学基本概念5在国际单位制中，力的单位是牛(N)或千牛(kN)。还可用有向线段表示力矢量分布荷载集度q分布力集中力一、静力学基本概念6公理1力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。合力矢等于这两个力矢的几何和，即二、静力学公理7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：这两个力的大小相等，方向相反，且作用

4、在同一直线上。公理2二力平衡条件AB二力杆或二力构件:只在两个力作用下处于平衡状态的杆或构件。二力杆或二力构件的受力特点:两个力必沿两作用点的连线，且大小相等，方向相反。二、静力学公理8推理1力的可传性作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。==公理3加减平衡力系原理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。力的大小、方向和作用线。力是滑移矢。对于刚体而言,力的三要素为:二、静力学公理9推理2三力平衡汇交定理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

5、在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。二、静力学公理公理4作用和反作用定律作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。10公理5刚化原理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。由此可见，刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。二、静力学公理11自由体（freebody)：位移不受限制的物体。非自由体(nonfreebody)：位移受到限制的物体。约束(constraint)：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。约束力（constra

6、intreaction)：约束对被约束的物体的作用力。主动力（activeforces):能够引起物体运动或运动趋势的力三、约束和约束力12约束力三要素：GGFN1FN2方向：必与约束所能够阻碍的物体的位移方向相反作用点：在物体与约束相接触的那一点大小：常常是未知的三、约束和约束力131．柔索约束绳索、链条或胶带只能承受拉力，所以它给物体的约束反力也只可能是拉力。绳子对物体的约束反力，作用在接触点，方向沿着绳索背离物体。链条、胶带对轮子的约束力沿轮缘的切线方向。工程中常见的约束三、约束和约束反力14FT三、约束和约束反力152．光滑接触面约束光滑支

7、承面对物体的约束反力，作用在接触点处，方向沿接触表面的公法线，并指向被约束的物体。这种约束力称为法向约束力，通常用FN表示。三、约束和约束反力16FN三、约束和约束反力173．光滑圆柱铰链约束和固定铰支座C处：圆柱铰链。简称铰链。A、B处：固定铰链支座。简称固定铰支。三、约束和约束反力184．滚动铰支座(可动铰支座或辊轴支座）约束力必垂直于支承面，且通过铰链中心。通常用FN表示。三、约束和约束反力195．固定端约束物体的一端完全固定在另一物体上，这种约束称为固定端约束或插入端约束三、约束和约束反力20确定物体受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方

8、向，这种分析过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力可分为两类：一类是主动力，例如：重力、风力、气体压力等。另一类是约束力