第1章静力学基础讲义.ppt

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1-4 解： 右拱 为二力构件，其受力图如图（b）所示 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。 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 * * * 第1章静力学基础 物体受力分析的步骤和方法 重点掌握 物体受力分析 约束和约束力的定义、常见的约束类型、约束力、确定约束力的方法 掌握 常见的约束和约束力 荷载的定义、荷载的分类、荷载的简化和计算 掌握 荷载 静力学4个公理及2个推理 掌握 静力学公理 力、力的三要素、力系、力系的简化、合力、分力、平衡、刚体 了解 静力学基本概念 知识要点 掌握程度 知识模块 第1章 静力学基础 【本章教学要点】 【本章技能要点】 理解 工程结构或构件接触或连接方式的合理抽象与简化 理解 力的合理抽象与简化 工程结构经抽象、简化成静力学模型，然后进行力学分析和计算 了解 工程结构或构件的合理抽象和简化 应用方向 掌握程度 技能要点 研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件的科学。 静力学： 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。 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 。 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。 刚体：绝对不变形的物体，或物体内任意两点间的距离不改变的物体。 力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变。 力的三要素：大小、方向、作用点。力是矢量。 1.1 静力学基本概念 力的量纲为牛顿（N）。力在直角坐标系中的表示为： F=Fxi+Fyj+Fzk Fx，Fy，Fz分别为力矢F在x、y、z轴上的投影，为代数量。 作用在物体上的力的集合称为力系（forces system）。 力系：一群力。可分为：平面汇交（共点）力系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意 力系；空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，空间任意力系。 平衡：物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动。 空间任意力系 空间平行力系 空间汇交力系 ? 集中力和分布力 当分布力作用面积很小时，可以将分布力简化为作用于一点的合力，称为集中力（concentrated force）。 静止的汽车通过轮胎作用在水平桥面上的力，当轮胎与桥面接触面积较小时，即可视为集中力； F1 F2 当力作用的面积相对于物体不是很小时，不能假设为集中力,则该力为分布力(distributed force） 桥面施加在桥梁上的力则为分布力。 q 1.2 静力学公理 公理1 力的平行四边形法则 公理2 二力平衡条件 使刚体平衡的充分必要条件 最简单力系的平衡条件 合力 亦可用力三角形求得合力矢 此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力系简化的基础。 只有两个力作用下处于平衡的物体 二力构件 不是二力构件 公理3 加减平衡力系原理 推理1 力的可传性 作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为 大小、方向和作用线。 推理2 三力平衡汇交定理 平衡时 必与 共线则三力必汇交O 点，且共面。 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，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上。 在画物体受力图时要注意此公理的应用。 约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。 约束力：约束对非自由体的作用力。 约束力 大小 —— 待定 方向 —— 与该约束所能阻碍的位移方向相反 作用点 —— 接触处 1.4 约束和约束力 工程常见的约束 1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束） 光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用 表示。 2、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束 柔索只能受拉力，又称张力。用 表示。 柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。 3、光滑圆柱铰链 约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀。 约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束——法向约束力。 约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。 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。 可用二个通过轴心的正交分力 表示。 4、固定铰支座 约束特点： 约束力：与光滑圆柱铰链相同，为一对正交力。 5、可动铰支座 约束特点： 在上述固定铰支座与光滑固定