第一章静力学基本概念与物体受力分析讲义.pptVIP

第一篇 静力学 第一章 静力学基本概念与物体受力分析 1.1 静力学基本概念 力和力系的概念 力的基本性质（静力学公理） 2.力的平行四边形（三角形）法则 力的基本性质（静力学公理） 力的基本性质（静力学公理） 4.作用与反作用定律 思考题 在力的作用下，体内任意两点距离不变的物体称为刚体。 加减平衡力系公理不但适用于刚体，而且也适用于变形体。 力的可传递性只适用于刚体，不适用于变形体。 两点受力的构件都是二力杆。 只要作用于刚体上的三个力汇交于一点，该刚体一定平衡。 力的平行四边形法则只适用于刚体。 桌子压地板，地板以反作用力支撑桌子，此二力等值、反向、共线，所以桌子平衡不动。 1.2 约束与约束力 1、物体受力分析方法 将物体从约束中隔离出来，将约束对它的作用代以相应的约束力，既取隔离体（Isolated body），画受力图（Free-body diagram），其具体步骤如下： 2、约束模型 几类平面约束 4、滚动铰支座/辊轴约束(Roller support) 1.3 工程实际中的约束（受力图） 简化表示： 约束力表示： 5 、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，但构件与球心不能有任何移动。 约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题。 约束力通过接触点，并指向球心，是一个不能预先确定的空间力。可用三个正交分力表示。 6、连杆支座 二力构件：受两力作用平衡的构件 连杆 7、固定端约束 烟囱，电线杆，悬臂粱，反应塔、罐等 固定端约束的约束反力 作用在固定端的一个力，和一个 力偶，力的方向不定。 一、基本约束 二、组合约束 1、柔性约束 2、光滑面约束 3、固定端约束 1、固定铰支座 2、向心轴承 3、中间铰 4、活动铰支座 5、连杆支座 总结 对实际约束，我们只要略去次要因素，从组成分析与运动分析着手，就能简化为理想模型，根据约束的特点来判断约束反力的方向。 下面来看几个具体的工程问题 翻斗车 升船机　 物体的受力分析 确定构件受几个力，每个力的作用位置和力的作用方向，这种分析过程称为物体的受力分析。 主动力：已知的力 被动力：约束反力 取分离体-----将所要研究的物体从周围的物体中分离出来，单独画出它的简图。 画受力图-----将施力物体对研究对象的作用力全部画出来。 受力分析的步骤： 水平均质梁 重为 ，电动机重为 ，不计杆 的自重，画出杆 和梁 的受力图。图(a) 解： 取 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b) 取 梁，其受力图如图 (c) 若这样画，梁 的受力图又如何改动? 杆的受力图能否画为图（d）所示？ 例 不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图。图(a) 解： 绳子受力图如图（b）所示 梯子左边部分受力图如图（c）所示 梯子右边部分受力图如图（d）所示 整体受力图如图（e）所示 提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？ 例 不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱 的受力图与系统整体受力图。 解： 右拱 为二力构件，其受力图如图（b）所示 取左拱AC ,其受力图如图（c）所示 系统整体受力图如图（d）所示 考虑到左拱 在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱 的受力图，如图（e）所示 此时整体受力图如图（f）所示 讨论：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？ 画受力图必须注意以下几点： 1.明确研究对象 2.正确确定研究对象受力数目 3.正确画出约束反力 4.注意物体间相互作用力的方向 * * 静力学：研究物体平衡的一般规律。 静力学主要研究三方面的问题： 1.物体的受力分析 2.力系的简化 3.力系的平衡条件：平衡是指物体相对于参考系静止或作匀速直线运动。 力(Force)：物体间相互的机械作用。 这种作用使物体: 运动状态改变(effect of motion)；外效应 或使物体发生变形(effect of deformation)内效应 力对物体的效应取决于力的大小、方向和作用点三要素(Three elements of a force)。 力的基本性质（静力学公理） 1. 二力平衡公理： 作用在刚体上两个力平衡的必要充分条件是两个力大小相等、方向相反并作用于同一直线上（等值、反向、共线）。 F1 F2 工程上作用两个力而平衡的构件称为：二力构件 作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的作用点仍然在该点，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确定。 3.加减平衡力系公理 在作用于刚体的已知