工程力学课件65457

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1、第1章静力学基本概念和物体受力分析工程力学第1章静力学基本概念和物体受力分析静力学——研究作用于物体上的力及其平衡的一般规律。平衡——是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。工程上一般把惯性系固结在地球上，研究物体相对于地球的平衡问题。静力学研究以下三个问题：一、物体的受力分析二、讨论力系的简化，三、建立力系的平衡条件。第1章静力学基本概念和物体受力分析1.1静力学基本概念1.2静力学基本原理1.3约束和约束力受力分析本章目录1.1静力学基本概念1.1.1力的概念力系及分类力——是物体之间的相互机械作用。这种作用使物体的运动状态发生变化，以及使物体发生变形。变形效应

2、运动效应力的三要素：力的大小：表示物体间相互机械作用的强弱，用运动状态的变化情况或物体变形大小来体现。力的方向：静止质点受一个力作用，开始运动的方向即为力的方向。力的作用点：表示物体相互作用的位置。力的单位为牛顿（N）或千牛顿（kN）。集中力与分布力力的图示法A力是一个矢量。图文并茂才能将力表达清楚。用有向线段来表示，线段的起点或终点都表示作用点。1.1静力学基本概念1.1.1力的概念力系及分类1.1.2力系与平衡力系力系——是指作用于物体上的一群力。平面力系空间力系共线力系汇交力系平行力系任意力系1.1静力学基本概念力系力系10kN8kN9kN9kN力系中各个力称为合力的

3、分力。如果一个力与一个力系等效，则该力称为力系的合力。若使物体处于平衡状态，作用在物体上的力系必须满足一定的条件——力系的平衡条件。恰使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系或：满足平衡条件的力系称为平衡力系。1.1.2力系与平衡力系1.1静力学基本概念1.1.3刚体的概念刚体——是指在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。理想化的静力学力学模型1.1静力学基本概念实际物体在力的作用下，都会产生程度不同的变形。工程实际中的构件受力后的变形一般都很小，对讨论力的运动效应影响甚微，可以忽略不计，故抽象为刚体。这样可使问题的研究大为简化。在讨论物体受力后的变形和破坏时，需要把物

4、体视为变形体。力在坐标轴上的投影与力沿轴的分解投影的绝对值＝分力的大小，分力的方向与坐标轴一致时投影为正；反之，为负。分力：已知力F(作用点A)与坐标轴x、y夹角为，求力F在x、y轴上的投影。投影：Fyb’a’bFxayxBA1.1.4力的投影1.1静力学基本概念Fyb’a’bFxayxBA分力的大小:Fx>0Fy>0Fx<0Fy>0Fx>0Fy<0Fx<0Fy<0yxO已知力F在直角坐标轴的投影Fx、Fy时，可求力。力的大小指向：方位：方向由上述讨论可见：在直角坐标系中，已知力可求投影，已知投影可求力。要准确、迅速地求一个力在某个轴上的投影。投影符号可用定义或分力方向

5、确定。由Fx、Fy符号定。1.1.4力的投影1.1静力学基本概念在平面问题中，力使物体的转动方向只有两个，故用正负号表示转向。因此平面问题中的力矩为代数量。规定：力使物体绕矩心作逆时针转动时，力矩为正；反之，为负。O——为矩心(转动中心)。BAOF1.1.5力矩的概念dd——为矩心到力作用线的距离，称为力臂。理论上，力可以对任意点取矩。力矩单位:N.m或kN.m度量力使物体在平面内绕一点转动的效果。1.1静力学基本概念力矩等于零的两种情况：(1)力等于零。(2)力作用线过矩心。1.1.5力矩的概念1.1静力学基本概念补充：合力矩定理合力对平面内任一点的矩，等于所有分力对该点的矩

6、的代数和。（证明略）常用合力矩定理求力矩。例：求P对矩形A、B、C、D四点的力矩。PAbaDBC(a)b(b)aαDABCPPxPy解：（1）用定义式。dAdDdBMD(P)＝－Pyb＝－Psinb利用合力矩定理，很容易求出P对各点的力矩。MB(P)＝Pxa＝PcosaMC(P)＝0（2）将力P沿矩形的两边分解：Px＝PcosMA(P)＝Pxa－Pyb＝Pcosa－PsinbPy＝Psin1.1.5力矩的概念1.1静力学基本概念1.1静力学基本概念攻丝PP丝锥实例：由大小相等、方向相反且不共线的两个平行力组成的力系，称为力偶。记作（F，F′）。力偶臂

7、d：两力作用线之间的距离。力偶作用面：两力所在的平面。d定义：F'FAB转向器FF'1.1.6力偶的概念及性质符号规定：力偶使物体逆时针转动时取正；反之，取负。力偶只能使物体在力偶作用面内转动。转动效应用力偶矩来度量。平面力偶矩为代数量，单位：N·m或kN·m力偶矩定义式m(F,F')＝m=±FddF'FAB1.1静力学基本概念1.1.6力偶的概念及性质m3＝－405sin30＝－100kNmm1＝60kNmm2＝－203sin60＝－51.96kNm1m60kN60kN