第一章 静力学基本概念及受力图课件.ppt

* 公理五(刚化原理) 变形体平衡，刚化后仍平衡。其逆不成立。 提供用刚体模型研究变形体平衡的依据。 刚体平衡条件对变形体是必要而非充分。 如何寻求质点系平衡的充要条件? 虚功原理。 效应: 如绳 * 约束反力(Reaction)：约束给被约束物体的力(被动力)。 §1-3 约束与约束反力 一、基本概念 自由体(Free body)：位移不受限制的物体。 非自由体(Constrained body) ：位移受到某些限制的物体。 约束(Constraint)：对非自由体的某些位移施加的限制条件。 * ① 大小常常是未知的, 必须在约束解除后才能表现出来； ② 方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； ③ 作用点在物体与约束相接触的那一点。 约束反力特点： G N1 G N2 * 柔体只能受拉，因此它们对物体的约束反力，作用在接触点，方向沿绳索背离物体。 二、常见约束类型及其约束反力方向的确定 1、柔性约束(绳索、链条或皮带) * 约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体。 2、光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计) P P N P P N P Q P Q * 3、固定铰链约束 约束特点：限制物体在平面内的移动。 约束反力特点：提供在平面内两个互相垂直方向的反力。 * 4、滚动铰链约束 约束特点：限制物体在平面内垂直方向的移动。 约束反力特点：提供在平面内垂直方向的反力。 Y * B 5、连接铰链约束 约束反力特点： 只须画一对正交的分力即可 * 一、受力图 将所研究的物体(研究对象)从周围物体的约束中分离出来,单独画出这个物体的轮廓图形，并将它所受到的主动力和约束反力全部画在图形上，这样得到的图形称为受力图(free-body diagrams)。 §1-4 物体的受力分析和受力图 画物体受力图主要步骤： ① 选研究对象 ② 取分离体 ③ 画上主动力(一般已知)、约束反力(确定方位、假定方向) * [例1] 不计构件自重,分别画出圆柱体和AB杆的受力图。 ①选 ②取 ③画 NE ND W TB ND XA YA * E C A B F D B C FB FC 解： 1. 杆BC所受的力。 2. 杆AB所受的力。 表示法一： 表示法二： B D A F XA YA FB′ B A D F FA H FB′ [例2] 画出下列各构件的受力图。 * D C W A B W A B D C W A B C CD杆为二力杆！ 例3 结构如图所示，不计构件自重，画出AB杆的受力图。 W A B C * 例4.不计自重，画各构件受力图。 1.5 物体的受力分析 * [例5] 画出下列各构件的受力图。 Q A O B C D E * [例6] 画出下列各构件的受力图。 * 例7 不计杆与滑轮重量，画各构件受力图。 * 二、画受力图应注意的问题 除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象(受力体)都与周围哪些物体(施力体)相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。 2、不要多画力 要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出对应的施力体。 1、不要漏画力 * 约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。 3、不要画错力的方向 4、受力图上不能再带约束 即受力图一定要画在分离体上。 * 一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。 对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。 5、受力图上只画外力，不画内力 6 、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相 互协调，不能相互矛盾。 7 、正确判断二力构件、熟练应用三力平衡汇交原理。 * 1-1 (g)、(j) 1-2 (h) 、 (m)、(o) 1-3 (d)、(f) 作业 * * 理 论 力 学 （Theoretical Mechanics） 静 力 学 （Statics） 教 材: 哈工大编 《理论力学》 参考书: 郝桐生编 《理论力学》 2. 运 动 学 （Kinematics） 3. 动 力 学 （Dynamics） * 静力学：研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。 动力学：在研究受力物体的运动与作用力之间的关系。 理论力学：研究物体的宏观机械运动一般规律的科学。 运动学：从纯几何角度来研究物体的运动，如：轨迹、速度和加速度