第1章_静力学基本概念.pptVIP

《土木工程力学》是一门主要基础课。通过本门课程的学习，要求学生掌握静力学和材料力学的基础知识，使学生对杆体的平衡、强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识和初步的计算能力，从而使学生能对简单工程问题进行定性分析。 教学目的和要求 本章是学习各门力学的基础，它贯穿着本学科的始终。学习时主要掌握四个概念（刚体、平衡、力、力系）、四个公理（二力平衡公理、加减平衡力系公理、力的平行四边形法则、作用力和反作用力公理）， 教学重点 静力学的四个基本概念； 三个静力学基本公理和平行四边形法则； 平面汇交力系的合成和平衡条件； 合力矩定理； 平面力偶系的合成和平衡条件； 教学难点 静力学基本公理的应用和推论； 常见约束的区分与约束反力的画法； 构件受力分析的方法步骤和受力图的画法。 力矩的概念性质及合力矩定量； 平面力偶系的合成与平衡； 力的平移定理； 一、刚体 刚体——在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 刚体是静力学中对物体进行分析所简化的抽象化力学模型（变形很小可忽略不计时）。 实践证明：将物体抽象为刚体可使力学分析大大简化且结果足够精确，既是工程分析允许的也是认识力学规律所必需的。但刚体这一模型的使用是有条件和范围的，即在静力学范围内构件可看作刚体。 二、力 1.力是物体间的相互机械作用。 2.力对物体作用效应 外效应：使物体的运动状态发生改变； 内效应：使物体的形状发生改变。 3.力是矢量:力矢用大写黑体字母“F”表示。 4.力的三要素：力的大小、方向、作用点。 5.力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN）。 三、力系 力系——作用于物体上的一群力。 合力：若一个力和一个力系等效，则这个力就称为该力系的合力。 力系中的每个力就称为力系的分力； 将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力的过程，称为力系的简化。 力系的分类 平面力系：所有力的作用线均在同一个平面内的力系。 平面汇交力系：作用线汇交于一点的平面力系； 平面平行力系：作用线相互平行的平面力系； 平面任意力系：作用线既不汇交于一点，又不相互平行的平面力系。 空间力系：所有力的作用线不在同一平面内的力系。 空间汇交力系：作用线汇交于一点的空间力系； 空间平行力系：作用线相互平行的空间力系； 空间任意力系：作用线既不汇交于一点，又不相互平行的平面力系。 静力学公理概括了力的各种性质，是静力分析的理论基础。 公理1：二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反、作用线共线，作用于同一个物体上。 矢量式：F1=－F2； 二力构件 二力平衡公理揭示了作用于物体上最简单的力系平衡时所应满足的条件。 工程上受两个力作用而平衡的刚体称为“二力构件”或“二力体”。二力构件平衡时其所受的两个力必沿着两个力作用点的连线，而且两力大小相等、方向相反。 在进行构件受力分析时，能正确判断其是否为二力构件，可使问题顺利解决。这点很重要！ 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个力，合力的作用点仍作用在这一点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。 矢量表示法：FR=F1+F2 第三节 力矩与力偶 一、力对点的矩 ① M0（F）是代数量； ②随着力F和垂直距离h的增大，物体转动效应明显； ③ M0（F）是影响转动的独立因素，当F=0或h=0时， M0（F） =0； ④ M0（F）的国际单位N·m，或者kN·m ； ⑤ M0（F） =±2S△AOB=±Fh， S△AOB为△AOB的面积。 性质1：力偶在任何坐标轴上的投影等于零。 性质2：力偶不能合成为一个力，或者说力偶没有合力。 性质3：平面力偶等效定理。 （1）力线平移定理揭示了力与力偶的关系：力等效与 力和力偶的共同作用； （2）力平移的条件是附加一个力偶M，且M与d有关，M=Fd； （3）力线平移定理是力系简化的理论基础。 第五节 力的平移定理 力平移定理 作用在刚体上某点的力，可以平移至刚体上任意一点，但同时必须增加一个附加力偶，该力偶的力偶矩等于原力对该点之矩。 由证明过程可以归纳出： * * 土木工程力学 长江三峡工程 航空航天 上海南浦大桥 南京长江大桥 澳 门 桥 课程简介 工程力学分为理论力学和材料力学两部分。 主要研究受力物体平衡时作用力所应满足的条件； 同时也研究物体受力的分析方法，以及力系简化 的方法。 静力学 理论力学的研究对象和内容 材料力学的研究对象和内容 材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩 、剪切与挤压、扭转 、弯曲）的内力、应力和变形，应力状态与强度理论，组合变形杆的强度和压杆稳定。 材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩 、剪切与挤压、扭