静力学基础教学文案.ppt

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1、NanjingUniversityofTechnology第一篇静力学静力学研究物体的受力与平衡的一般规律平衡是运动的特殊情形，是指物体对惯性参考系保持静止或作匀速直线平动静力学的研究模型是刚体力系指作用在物体上的相互有关的力的集合受力分析力系的等效力系的简化力系的平衡得到物体所受到的力，包括主动力和约束力，其中以约束力为主。力的作用点和方向得到简化后的力系，终极目标为一个合力和一个合力偶对简化后的力系，采用平衡条件求解平衡方程，得到约束力的大小静力学的主要内容静力学的主要数学方法矢量代数微积分关于受力分析－问题我们是否能够采用高中物理和大学物理中的知识

2、来判明结构中各物体所受的力？F怎样确定O、B二处的受力？FA处固定怎样确定A处的受力？FDED、E二处为活页铰链怎样确定D、E二处的受力？对于一定的牵引力怎样确定配重W或滑轮位置？A对于处于某一位置的机械臂怎样确定A、B、G三处的受力？第1章静力学基础基本概念和静力学公理一、三个基本概念1、刚体F´FF´F刚体F´FF´F变形体变形体对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件刚体研究塔吊不致倾倒，确定所需配重2、力的概念力对物体的作用效应分为运动效应和变形效应变形效应与物体在力作用下的变形有关，非刚体力学研究范畴，如材料力学、弹性力学等力使物体产生两种运动效应若力的作用线通过

3、物体的质心，则力将使物体在力的方向平移若力的作用线不通过物体质心，则力将使物体既发生平移又发生转动力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点三要素力的大小反映了物体间相互作用的强弱程度。单位为“牛顿”简称“牛”，英文字母N和kN分别表示牛和千牛力的方向指的是静止质点在该力作用下开始运动的方向。沿该方向画出的直线称为力的作用线，力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向力的作用点是物体相互作用位置的抽象化力是矢量，用F表示矢量的模表示力的大小；用F表示矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向；F0矢量的始端（或未端）表示力的作用点。力矢量可在三维坐标系统内解析表达

4、（两种方法）实际载荷的简化（表面力）集中力F1F2汽车通过轮胎作用在桥面上的力※载荷的分类可分为体积力和表面力也可按照载荷的作用方式分为静载荷和动载荷其中工程力学中涉及到的动载荷主要为冲击载荷和交变载荷分布力桥面板作用在钢梁的力通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强弱程度，称为载荷集度，用q表示，单位为N／m。3、力系的概念两个或两个以上的力组成的力的系统称为力系，由n个力所组成的力系，可以用记号{Fi}表示。如果力系中的所有力的作用线都处于同一平面内，这种力系称为平面力系两个力系如果分别作用在同一刚体上，所产生的运动效应是相同的，这两个力系称为等效力系

5、作用于刚体并使之保持平衡的力系称为平衡力系，或称为零力系力系的分类及与力系有关的概念当然与此定义类似还可定义空间力系另外，根据其中力的相互位置、指向关系，力系还可分为（空间或平面）汇交力系、力偶系、平行力系、任意力系等二、三个静力学公理1、力的平行四边形法则力的矢量和法则，可发展成为三角形法则2、二力平衡原理可用于汇交力系的几何加和，求合力FR=Fii=1n二力平衡与二力构件作用在刚体上的两个力平衡的必要与充分条件是：两个力大小相等、方向相反、并沿同一直线作用AB对于只能受拉、不能受压的柔性体，上述二力平衡条件只是必要的，而不是充分的。在两个力作用下保持平衡的构件称

6、为二力构件，简称二力杆。二力杆可以是直杆，也可以是曲杆。3、加减平衡力系原理平衡力系即为零力系在承受任意力系作用的刚体上，加上任意平衡力系，或减去任意平衡力系，都不会改变原来力系对刚体的作用效应。力的可传性刚体力学中，只要保持力的大小和方向不变，将力的作用点沿力的作用线移动，刚体的运动效应不会发生变化。作用在刚体上的力可以沿作用线移动，为滑移矢。加减平衡力系原理力的可传性对于变形体并不适用！力的可传性只限于研究力的运动效应。三力平衡汇交原理作用在平衡刚体上、作用线处于同一平面内的三个互不平行力的作用线必定汇交于一点试分析下列结构中各构件的受力；讨论哪些构件属于二力

7、构件与三力汇交※介绍：作用力与反作用力定律刚化原理约束与约束力一、概念1、自由体2、非自由体3、约束约束是一种条件4、主动力与约束力5、约束力的特征作用点为连接物体的接触点，约束力的方向与物体相对运动方向相反主动力的大小和方向一般是事先给定的，彼此是独立的；物体受力分析就是要正确地表示出约束力的作用线或力的指向约束力的方向和作用点一般事先可知，但大小通常是未知的，需要根据平衡条件或动力学方程事后确定。约束力的方向和作用线与约束的类型、性质有关，工程中实际约束可以概括为以下几类典型力学模型。1、柔索约束二、典型约束与其约束力弯曲刚度为零的绳索，一