工程力学第1章静力学基本概念与物体受力分析

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1、工程力学第一篇静力学引言工程力学静力学材料力学—刚体—平衡时的变形体——平衡问题强度问题刚度问题稳定性问题第一章静力学基本概念与受力分析§1静力学基本概念§2约束与约束力§3受力图§1静力学基本概念刚体：在力作用下不变形的物体，即刚体内部任意两点间的距离保持不变。平衡：物体相对惯性参考系静止或作匀速直线平移。§1静力学基本概念力的概念力是物体间的相互机械作用力的三要素：大小，方向，作用点AF力的三要素表明，力是一个具有固定作用点的定位矢量。力矢量（力矢）：F自由矢量：接触作用和场作用注：分布力的作用点有无限多个。§1静力学基本概念力的作用效应内效应:物体的变形。

2、外效应:物体运动状态的改变。注意：力作用于可变形的物体时，既有内效应，也可能有外效应。力作用于刚体时，不会有内效应，只可能有外效应。“勇气号”火星探测器着陆装置—气袋§1静力学基本概念等效力系:对同一刚体产生相同作用效应的力系力系：作用在物体上的一组力合力:与某力系等效的一个力平衡力系:对刚体不产生任何作用效应的力系§2约束与约束力自由体：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§2约束与约束力约束：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主动力：

3、主动作用于物体的力，如重力,风力,气体压力§2约束与约束力约束的性质：约束力的方向与限制物体运动的方向相反。（一）柔索－绳索、链条、皮带等约束力特点：力沿柔索方向，受拉。限制该方向的运动约束力的分类：F1F'1F'2F2§2约束与约束力（二）光滑面约束约束力沿公法线方向指向被约束的物体BAC公切面公法线假设条件：不计摩擦§2约束与约束力不计摩擦时，齿轮间的约束也属于光滑面约束。§2约束与约束力1、固定铰链支座A固定铰链简图（三）光滑圆柱铰链A§2约束与约束力首都机场候机楼顶棚拱架支座§2约束与约束力2、连接铰链BBB注意：作用力与反作用力的关系问题：在忽略肌肉力的

4、情况下，人体的哪些关节可以视为连接铰链？§2约束与约束力3、活动铰链支座AA4、径向轴承§2约束与约束力固定与活动铰链支座的应用§2约束与约束力（四）光滑球铰链AA人造髋关节§2约束与约束力止推轴承约束特点：止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制．约束力：比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交分力．§2约束与约束力（五）二力构件/二力杆二力平衡原理：作用于刚体上的两个力为平衡力系的充分必要条件是：此二力等值、反向、共线。若刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为二力构件或二力杆。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。W不计杆件自重W§3受力图关键：根据约束

5、的类型画出研究对象的约束力步骤：①选研究对象；②取分离体；③画上主动力；④画出约束反力。§3受力图例：结构如图所示，不计构件自重，画出AB杆的受力图。DCWABWABDCABWCCD杆为二力杆§3受力图例：画出AB杆的受力图。(b)CBAD(a)ABCD§3受力图例：画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图。WWWABCD1、研究滑轮2、研究CD杆不计杆件和滑轮自重§3受力图ABC3、研究AB杆4、研究整体WABCDWWWWCAB注意：研究整体时，不画物体间的内力。§3受力图WWWWCAB注意：区分内力和外力；内力和外力随研究对象不同而不同；研究整体时，不画物体间的内

6、力。思考与练习P11例1-1阅读思考：每一个约束力的方向是根据什么确定的？P12例1-2阅读思考：1.各约束力方向的确定2.AB是否二力杆？3.H点的约束力属于内力还是外力？画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。1、不要漏画力约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分

7、析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。即受力图一定要画在分离体上。一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。5、受力图上只画外力，不画内力。6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相互协调，不能相互矛盾。7、正确判断二力构件对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。作业1-1(a)(b)1-2(d)1-3(c)1-

8、4(a)(