静力学基本知识与物体的受力分析

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1、静力学引言静力学：研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件的科学。1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图。2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系。3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题。第一章静力学公理和物体的受力分析介绍静力学5条公理，约束和约束力的概念，物体受力分析的方法，对画物体受力图进行练习。1－1几个基本概念：力：1、定义：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变。2、分类

2、：作用形式：接触力、场力作用效应：运动效应（外效应）、变形效应（内效应）作用点：集中力、分布力力的三要素：大小、方向、作用点。力是矢量(定位矢量）。力系：一群力。可分为：平面汇交（共点）力系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意力系；空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，空间任意力系。平衡：物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动。刚体：绝对不变形的物体，或物体内任意两点间的距离不改变的物体。1－2静力学公理公理1力的平行四边形法则质点：具有一定的质量而几何形状和尺寸可忽略不计的物体。质点系：有限个或无限个相互联系并组成运动整体的一群质点

3、。公理2二力平衡条件作用在同一刚体上的两个力使刚体平衡的充分必要条件：最简单力系的平衡条件；是判断二力构件（杆）的依据；对变形体，此公理不是充要条件。合力（合力的大小与）(矢量和)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。同时它也是力分解的法则。公理3加减平衡力系原理：在作用于刚体的任意力系上，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效应。（此公理只适用于刚体）推理1力的可传性：作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至该刚体上的任意点，而不改变该力对刚体的作用效应。作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线。推理2三

4、力平衡汇交定理：刚体在不平行的三个力作用下平衡时，此三力的作用线必共面而汇交于一点。平衡时必与共线则三力必汇交O点，且共面。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。公理5刚化原理:若变形体在某力系作用下平衡,则将此变形体刚化(看作)为刚体,其平衡状态不变。柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）此公理把在刚体条件下推得的平衡条件推广至处于的变形体。要注意，变形体在一力系作用下平衡，此为平衡力系，若变形体在一平衡力系

5、作用下，则变形体未必平衡。约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。约束力：约束对非自由体的作用力。约束力大小——待定方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反作用点——接触处1－3约束和约束力工程常见的约束1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用表示。2、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束柔索只能受拉力，又称张力。用表示。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。3、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定

6、铰链支座等）（1）、径向轴承（向心轴承）约束特点：轴在轴承孔内，轴为非自由体、轴承孔为约束。约束力：当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束——法向约束力。约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变。可用二个通过轴心的正交分力表示。（2）光滑圆柱铰链约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀。约束力：光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示。其中有作用反作用关系一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出。（3）固定铰链支座约束特点：由上面构件与地面或机架固定

7、而成。约束力：与圆柱铰链相同以上三种约束（经向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作光滑圆柱铰链。4、其它类型约束（1）、可动铰支座约束特点：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成。约束力：构件受到⊥光滑面的约束力。(2)、球铰链约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动。约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题。约束力通过接触点，并指向球心，是一个不能预先确定的空间力。可用三个正交分力表示。（3）、止推轴承约束特点：止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限

8、制。约束力：比径向轴承多一个轴向的约束反力，亦有三个正交分力。1光滑面约束——法