第1章静力学基础

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1、第1章静力学基础1.1静力学基本概念1.2约束与约束力1.3受力图1.4载荷小结1.1静力学基本概念1.1.1力的概念力是人们在长期的生活和生产等实践活动中逐渐形成的概念，比如，当人们推车、踢球、举重、打铁时，由于肌肉的紧张而感到力的作用力是物体之间相互的机械作用这种作用对物体产生两种效应:一种是引起物体机械运动状态发生改变，称为力的外效应;另一种是使物体产生变形，称为力的内效应或变形效应物体的运动状态发生变化是指物体速度大小或运动方向的改变，物体的变形是指物体的形状或大小发生变化静力学只研究物体

2、的外效应，材料力学将研究力的内效应上一页下一页返回11.1静力学基本概念1.1.2力的三要素实践证明，力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，这三个因素称为力的三要素当这三个要素中有任何一个改变时，力的作用效应也将随之改变力的大小是指物体间相匀作用的强弱程度，力大则对物体的作用效果也大，力小则作用效果也小力的大小可以用测力器测定在国际单位制中，力的度量单位是牛，用符号N表示符号kN表示千牛。1千牛(kN)=1000牛(N)力有方向，假设用同样大小的力推动小车:从小车后面推，小车前进;从小车

3、前面推，小车后退说明力的作用方向不同，产生的效果也不同力对物体的作用效果还与力在物体上的作用点有关将长方形上一页下一页返回21.1静力学基本概念木块放置在桌面上，施以同样大小和方向的力推木块，如果力的作用点较低，木块将向前移动，如图1--1(a)所示;如果力的作用点较高，木块将翻倒，如图1--1(b)所示力的大小、方向和作用点决定了力对物体的作用效果，改变这三个因素中的任何一个因素，都会改变力对物体的作用效果因此，我们把力的大小、方向和作用点称为力的三要素上一页下一页返回31.1静力学基本概念1.

4、1.3力的表示法力是一个既有大小又有方向的物理量，因此力是矢量图不时，常用一带箭头的线段表示力的三要素(图1--2)线段长度AB按一定的比例尺表示力的大小;线段的方位和箭头的指向表示力的方向;线段的起点(或终点)表示力的作用点与线段重合的直线称为力的作用线本书中，力矢用黑体字母表示，如F，力的大小是标量，用明体字母表示，如F若力矢F在平面Oxy中，则其矢量表达式为式(1.1)中，Fx,Fy,分别表示力F沿平面直角坐标轴x,y方向上的两个分量;Fx,Fy分别表示力F在坐标轴x，y上的投影;i,J分别

5、为坐标轴x，y上的单位矢量上一页下一页返回41.1静力学基本概念1.1.4静力学基本公理静力学公理，是人类在长期的生活和生产实践中，将所积累的经验加以抽象、归纳、总结而建立的，它概括了力的一些基本性质，是建立静力学全部理论的基础公理1二力平衡公理作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的充分必要条件是:此两力必须大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，即F1=-F2(图1--3)这一公理揭不了作用于刚体上最简单的力系平衡时所必须满足的条件工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件，称为二力构件根上一页下

6、一页返回51.1静力学基本概念据公理1，二力构件上的两力必沿两力作用点的连线，且等值、反向无数事例说明，一个物体只受到两个力的作用而平衡时，这两个力一定满足二力平衡公理公理2加减平衡力系公理对于作用在刚体上的任何一个力系，可以增加或去掉任一平衡力系，而并不改变原力系对于刚体的作用效应这是因为一个平衡力系作用在物体上，对物体的运动状态是没有影响的，所以在原来作用于物体的力系中加人或减去一个平衡力系，物体的运动状态是不会改变的，即新力系与原力系对物体的作用效果相同推论1力的可传性原理上一页下一页返回6

7、1.1静力学基本概念刚体上的力可沿其作用线移动到该刚体上任一点而不改变此力对刚体的作用效应证明:设力F作用于刚体上的A点图1--4(a)，在其作用线上任取一点B，并在B点处添加一对平衡力F1和F2，使F,F1,F2共线，且,F2=-F1=F图1--4(b)根据公理2,将F,F1所组成的平衡力系去掉，刚体仅剩下F2，且F2=F图1--4(c)，由此得证力的可传性说明，对刚体而言，力是滑动矢量，它可沿其作用线滑移至刚体上的任一位置需要指出的是，此原理只适用于刚体而不适用于变形体公理3力的平行四边形公理

8、作用于物体上同一点的两个力的合力也作用于该点，且合力的上一页下一页返回71.1静力学基本概念大小和方向可用这两个力为邻边所作的平行四边形的对角线来确定该公理说明，力矢量可按平行四边形法则进行合成与分解(图1--5)，合力矢量FR与分力矢量F1,F2间的关系符合矢量运算法则即合力等于两分力的矢量和在工程中常利用平行四边形定则将一力沿两个规定的方向分解，使力的作用效应更加突出例如，在进行直齿圆柱齿轮的受力分析时，常将齿面的法向正压力Fn分解为沿齿轮分度圆的圆周一切线方向的分力Ft和指