chap01静力学公理和物体的受力分析

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1、§1-1基本概念§1-2静力学公理§1-3约束与约束力§1-4受力分析与受力图第1章静力学公理和物体的受力分析刚体:理想化的力学模型,在力的作用下不变形的物体.力:力是物体间的相互作用,这种作用使物体的运动状态(外效应(位移))和形状发生(内效应)改变。力的三要素:力的大小,方向和作用点。力是矢量.力系:作用在物体上的一组力.平衡力系:使物体保持平衡或运动状态不变的力系,平衡物体上作用的力系就是平衡力系.§1-1基本概念公理1:力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力,合力也作用于该点,其大小和方向由这两个力矢为边所构成的平行四边形的对角线确定

2、.§1-2静力学公理合力矢也可用力三角形求得,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。公理2:二力平衡条件作用在刚体上的两个力,使刚体处于平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等,方向相反,且作用在同一直线上.最简单力系的平衡条件*在两个力作用下平衡的刚体——二力构件二力构件受力沿力作用点连线方向!ABAB二力构件承受外力与本身形状无关.公理3:加减平衡力系原理在作用于刚体上的已知力系中,加上或去掉任意的平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用。推理1力的可传性作用于刚体上某点的力,可以沿其作用线移至刚体内任一点,而不改变它对于刚体的作用。作用在刚体上的力

3、是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线。ABAB当刚体受的三个力作用且这三个力构成平衡力系,若其中两个力的作用线汇交于一点,则第三个力作用线必交于同一点,且三个力的作用线在同一平面内。推理2三力平衡汇交定理公理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。ABAB公理5:刚化原理在某一力系作用下,变形体处于平衡,如将此变形体刚化为刚体,则平衡状态不变.柔性体(受拉力平衡)刚化为刚体(仍平衡)反之不一定成立,因对刚体平衡的充分必要条件,对变形体平衡是必要的但非充分的。刚体

4、(受压平衡)柔性体(受压不能平衡)自由体:位移不受限制的物体叫自由体。非自由体:位移受限制的物体叫非自由体。约束:对非自由体的某些位移起限制作用的条件称为约束.(即构成限制条件的物体.)约束(反)力:约束给被约束物体的作用力叫约束反力,简称反力,是约束的体现。约束(反)力特点:大小常常是未知的;方向总是与约束限制的物体的(相对)位移方向相反;作用点在物体与约束相接触的那一点。主动力:促使物体运动或有运动趋势的力,在理论力学中它作为已知条件给出。§1-3约束与约束力1,柔索约束(由柔软无重的绳索,胶带或链条等构成的约束):物体受到约束(柔索)的约束力:作用在接触点,方向

5、沿着柔索背离物体,大小未知。工程常见的约束及相应的约束力柔索只能受拉力,又称张力.胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向.物体受到约束(光滑面)的约束力:作用在接触点处,其方向沿接触面在该点的公法线上,并指向物体,大小未知。2,光滑面约束(具有光滑接触面(线、点)的约束)销钉圆柱铰链物体之间的约束力:通过铰链中心,方向不定(可用两个正交分力表示),大小未知。3,光滑铰链约束12123如果铰链连接三个构件,或铰链虽然只连接两个构件,但销钉上有外力4,固定铰链支座约束物体受到约束(固定铰链支座)的约束力:通过铰链中心,方向不定,大小未知。5,活动铰支座(辊轴支座)约束物体受到的

6、约束力:只能沿光滑支撑面的法线方向,并通过铰链中心,大小未知。6,固定端约束物体受到的约束力:任意力系,简化结果如图,大小未知。解除约束定理:当受约束的物体受到某些主动力的作用时,若将其部分或全部的约束除去,代之以相应的约束力,则物体的运动状态不受影响。研究对象:需要研究的物体分离体:设想把研究对象从周围的约束中分离出来,单独画其简图,称为取分离体受力分析:考察分离体受了几个外力,每个力的作用位置和方向受力图:在分离体上画上其所受的全部外力{主动力和约束(直接接触)力}§1-4物体的受力分析和受力图分别画出圆柱和杆AB的受力图受力分析示例结论1:有些约束力。根据约束性

7、质,只能确定其作用点和作用线的方位,至于指向,可先任意假设,以后可通过运动状态来计算验证。说明:三力平衡必汇交当三力平行时,在无限远处汇交,它是一种特殊情况。结论2:认识整体(系统)和局部----研究对象结论3:内外力的区分不是绝对的,只有相对于某一确定的研究对象才有意义.(1)对象明确,分离彻底。根据问题的要求,研究对象可以是一个物体,或几个相联系的物体组成的物体系统。在明确研究对象之后,必须将其周围的约束全部解除,单独画出它的简单图形。(2)力不能凭空产生,有力必有施力物体注意事项(3)根据每个约束单独作用时,由该约束本身的特性确定约束的方向。(

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