静力学的基本概念公理受力

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1、第一章静力学的基本概念、公理、受力图郑州大学化工与能源学院过程装备与控制工程系物体的受力分析和受力图约束与约束反力力和刚体静力学公理背景知识力系：同时作用于同一物体上的一组力称为力系。等效力系：作用于物体上的某一力系可以用另一力系来代替，而并不改变它对物体的作用效果，则这两个力系互称为等效力系（某一力系的等效力系不唯一）。力系的简化：将复杂力系简化为与之等效的简单力系的过程称为力系的简化。平衡：是指物体相对于地面静止或作匀速直线运动的状态，是机械运动的一种特殊情况。平衡力系：能够使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系。平衡条件：平

2、衡力系所必须满足的条件称为平衡条件。静力学主要研究内容力系的简化问题将一个复杂的力系简化为一个简单的等效力系来替代的过程，可以使所研究的复杂的力学问题大为简化。主要研究内容力系的平衡条件平衡是相对的，是运动的特殊形式。静力学研究的物体均处于平衡状态。根据力系平衡条件可以求解物体的平衡问题。力和刚体1力的概念力是物体间相互的机械作用。使物体的运动状态发生变化使物体变形力对物体的外效应，理论力学研究的范畴力对物体的内效应，材料力学研究的范畴力的作用效果力的三要素三要素大小方向作用点物体受力的大小、方向、作用点不同，产生的效应不同。力是

3、矢量，三要素可以用一条带箭头的线段表示；线段的长度箭头的指向线段的起点力的大小力的方向力的作用点AF刚体的概念刚体是指在力的作用下不变形的物体（形状、大小、内部各点的相对位置不变）。物体受力作用时总是要变形的。若变形量很小，在研究物体的平衡和运动问题时是次要因素，就可以忽略不计，可把它抽象简化为理想的模型－刚体。理论力学所研究的物体都是刚体。静力学公理2该公理一二力平衡公理公理三力的平行四边形法则公理五刚化原理公理四作用与反作用定律公理二加减平衡力系公理静力学公理公理一二力平衡公理作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的充分和必要条

4、件是：这两个力等值、反向、共线。在两个力作用下处于平衡的构件称为二力构件；如果构件是直杆，则称为二力杆件（简称二力杆）。公理二加减平衡力系公理在作用于刚体上的任意一个力系中，加上或去掉任何一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论力的可传性原理：作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内的任一点，并不改变该力对刚体的作用效果。由此可见，对于刚体来说，力的作用点已不是决定力的作用效果的要素，它可被作用线代替。故力的三要素可改变为大小、方向、作用线。作用于刚体上的力可以沿着作用线滑动，这种矢量称为滑动矢量。公理三力的平行四

5、边形法则作用于物体上同一点的两个力，可以合成为作用于该点的一个合力，它的大小和方向由这两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示；也可用三角形表示，并将其称为力的三角形法则。推论三力平衡汇交定理：作用于刚体上的三个互不平行的力，若构成平衡力系，且其中两个力的作用线汇交于一点，则三个力必在同一平面内，而且第三个力的作用线一定通过汇交点。公理四作用与反作用定律两物体间相互作用的一对力（作用力和反作用力），总是等值、反向、共线，并分别作用在这两个物体上。公理五刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡

6、状态保持不变。提供了把变形体看作为刚体模型的条件；刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。等值、共线、反向变形体平衡约束与约束反力3几个重要概念位移不受限制，在空间可以自由运动的物体。自由体非自由体如果物体某方向的运动受到了限制，这种物体称为非自由体。如地面上的物体都可以看作是非自由体。在工程实际中，每个构件都以一定的形式与周围物体相互连接，因而其运动受到一定的限制。凡是对物体运动起限制作用的周围物体，就称为约束。约束例如，放在地面上的物体，其向下的运动受到地面的限制，地面就是物体的约束。约束反力若被约束物体沿着约束所

7、能限制的运动方向有运动趋势时，约束就以一定的力作用在被约束物体上阻碍这种可能的运动，这个力称为约束反力，简称反力。于是，我们可以把物体所受的力分为两类：一类是使物体产生运动或运动趋势的力，称为主动力；一类是限制物体运动的力，即约束反力。约束反力的特征约束反力的大小和方向取决于物体所受的其他力（即主动力，如重力、压力等）的作用情况和约束形式；约束反力的方向与约束所能阻碍的运动方向相反；约束反力的作用点就是物体上与约束相接触的那一点。几种工程常见约束类型一、柔性体约束二、光滑面约束三、光滑铰链约束圆柱铰链（中间铰）固定铰链向心轴承（径

8、向轴承）活动铰链球形铰链约束反力特征相同由绳索、皮带、链条等各种柔性物体所形成的约束；只能限制物体沿柔体中心线背离柔体的运动，不能限制物体沿其它方向的运动；约束反力通过接触点沿柔体的中心线背离被约束物体，即物体受拉力。柔性体约束物体置于固定面上，如