01静力学基础.ppt

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1、第一章静力学基础本章内容:1静力学的基本概念2静力学公理3约束与约束力4物体的受力分析静力学主要研究物体在力作用下的平衡规律。1第一节静力学的基本概念力——力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体运动状态发生改变和使物体产生变形。一、力的概念力的效应外效应—改变物体运动状态的效应内效应—引起物体变形的效应确定力的必要因素力的三要素:大小方向作用点2力的表示：刚体——是指在任何力的作用下都不发生变形的物体力是一定位矢量，可用一带箭头的有向线段来表示二、刚体的概念力的单位:在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)平衡——是指物体相对地面处于静止或作匀速直线运动。三、平衡的概念F

2、3四、力系的概念：合力——能与一个力系等效的一个力。力系——是指作用于物体上的一群力。分力——一个力等效于一个力系，则力系中的各力为该合力的分力。平衡力系——使物体处于平衡状态的力系。等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。4平面力系空间力系平面汇交力系平面力偶系平面平行力系平面一般力系空间汇交力系空间力偶系空间平行力系空间一般力系力系的分类5静力学的主要内容：1、物体的受力分析：分析物体受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图。2、力系的简化：用一个简单力系等效代替一个复杂力系。3、求解平衡问题：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决工程实际问题。6

3、第二节静力学公理公理1力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线确定。合力(合力的大小与方向)(矢量和)亦可用力三角形求得合力矢。7公理2二力平衡公理作用在同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要且充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、且作用在同一条直线上。使刚体平衡的充分必要条件:二力构件——受两个力作用而处于平衡状态的构件。最简单力系的平衡条件二力杆——受两力作用且平衡的杆件。8公理3加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效

4、应。推论1力的可传性原理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。作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效应。9推理2三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。10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，两力等值、反向、共线，分别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。注意点：1、作用力与反作用力是作用在相互作用的两个物体上。2、平衡的情况则是作用在同一个刚体上。11公理5刚化原理

5、柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）反之不一定成立，如：刚体（受压平衡）柔体（受压不性能平衡）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，其平衡状态保持不变。12自由体非自由体——位移不受限制的物体。——受到位移某些限制的物体。一、基本概念第三节约束和约束反力13约束约束力主动力——约束作用在被约束体上限制其位移的力。——对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。——使物体产生运动或产生运动趋势的力。如重力、风力、等载荷约束力大小——待定方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反作用点——接触处被动力——由主动力引起并随其变化的力。如约束力14二、约束的基本类

6、型及其约束力1、柔性体约束由绳索、链条、胶带等不可伸长的柔性连接物体构成的约束。15反力特征:方向：沿柔索轴线背离物体（受拉）作用点：连接点或假想截断处只限制物体沿柔索伸长方向的运动约束特征：单面约束：凡只能限制物体沿某一方向位移而不能限制物体沿相反方向位移的约束称为单面约束，否则就称为双面约束。柔性体约束属于单面约束。A16FNFNFN2、光滑面约束光滑面约束实例17约束特征：只限制物体沿公法线趋向于支承面方向的运动反力特征：方向：沿接触处的公法线指向物体（物体受压）作用点：接触点ABCFNAFNBFNC183、光滑铰链约束特点:只限制物体的移动，而不限制物体的转动。（

7、1）圆柱铰链(也称连接铰链或中间铰)圆柱铰链简图：圆柱铰链反力：光滑圆柱铰链：为孔与轴的配合问题，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。故方向不能立即确定，可用两个正交分力表示．19（2）固定铰链支座由圆柱铰链约束构件之一与地面或机架固定而成。●约束特征：只限制物体沿圆柱形径向的移动。不限制其轴向和绕轴的转动。固定铰链简图（铰链支座）：固定铰链反力：●约束反力特征：方位：沿销钉的径向指向：指向不定（假定两正交分量）20（3）活动铰链支座(辊轴支座)在固定铰支座与光滑固定