静力学基本概念和受力分析

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1、工程力学第一篇静力学1静力学主要研究：力系的简化和力系的平衡条件及其应用。引言静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。静力学2第一章静力学基本概念和物体的受力分析静力学3静力学是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。(适用于牛顿定律的参考系称为惯性系，否则称为非惯性系)一、刚体就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。静力学的研究对象为刚体。二、平衡§1-1静力学基本概念44.力的单位：牛顿(N),千牛顿(kN)静力学三、力的概念1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态。2.力的效应：①运动效应(外效应)②变形效应(内效应)

2、。3.力的三要素：大小，方向，作用点AF5体积力：自重，惯性力等（〕5.力的分类：(1).按作用方式分：表面力：按接触表面分布集中力：外力分布的面积远小于物体的表面尺寸，可看成作用于一点的力（N）；F1F2静力学6分布力桥面板作用在钢梁的力分布力：作用于一定的面积上()作用于一定的长度上（N/m）静力学7动载荷：随时间改变的载荷，如交变载荷、冲击载荷。(2).按载荷作用的性质分：静载荷：载荷从零开始缓慢地增加到P；6.力系：是指作用在物体上的一群力。7.平衡力系：物体在力系作用下处于平衡时，称为平衡力系。静力学8静力学§1-2静力学基本公理公理：是人类经过长期实践和经验

3、而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理1二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等

4、F1

5、=

6、F2

7、方向相反F1=–F2作用线共线，作用于同一个物体上。9静力学说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)10静力学在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用。推论1：力的可传性。作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，力作用三要素为：大

8、小，方向，作用线公理2加减平衡力系原理F2=-F111静力学刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。公理3力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。推论2：三力平衡汇交定理12静力学公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。[证]∵为平衡力系，∴也为平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共线，∴三力必汇交，且共面。[例]吊灯13静力学公理5刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将变形

9、后的变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可应用刚体静力学的平衡理论。14自由体：可以在空间任意运动的物体非自由体：运动受到某些限制的物体静力学§1-3约束与约束力一、概念15约束：限制物体运动的条件。约束体：约束非自由体运动的物体。列车是非自由体铁轨是约束体约束力(约束反力)：约束体作用在非自由体上的力。铁轨作用在车轮上的力为约束力静力学16静力学①大小常常是未知的；②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；③作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：GGN1N217静力学绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用

10、在接触点，方向沿绳索背离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束--柔索PPTS1S'1S'2S218静力学约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体2.光滑支承面(光滑指摩擦不计)PNNPNANB19静力学3.光滑圆柱铰链①圆柱铰链中间铰20静力学AAXAYAA圆柱铰链约束力分析21静力学②固定铰链支座22静力学固定铰链支座的图示符号23静力学4.活动铰链支座（辊轴支座）N的实际方向也可以向下24静力学活动铰链支座（辊轴支座）的图示符号25静力学①光滑球铰链5.空间约束观察物体在空间的六种（沿三轴移动和绕三轴转动）可能的

11、运动中，有哪几种运动被约束所阻碍，有阻碍就有约束反力。阻碍移动为反力，阻碍转动为反力偶。[例]26静力学②向心轴承，滚珠(柱)轴承27静力学③滑动轴承28静力学④止推轴承29静力学⑤带有销子的夹板306.二力杆若杆体上只有两点受力且不计其重量，则该杆体称为二力杆。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。W不计杆件自重W静力学31静力学滑槽与销钉（光滑面---双面约束）静力学例题32静力学一、受力分析解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的