静力学公理和物体受力分析.ppt

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1、静力学刘清山绪论静力学引言静力学：是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。静力学主要研究：力系的简化和力系的平衡条件及其应用。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．力：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．力系：一群力.平衡：物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动．

2、几个基本概念刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距离始终保持不变的物体.力的三要素：大小、方向、作用点平面汇交（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力是矢量．第一章静力学公理和物体的受力分析§1-1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公理2二力平衡条件使刚体平衡的充分必要条件最简单力系的平衡条件作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要

3、和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。二力作用在同一直线上9说明：①对刚体来说，上面的条件是充分必要的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)二力杆公理3加减平衡力系原理推理1力的可传性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．在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。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

4、第三个力的作用线通过汇交点。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．简言之：等值、反向、共线、异体、且同时存在。[例]吊灯公理5刚化原理柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）反之不一定成立．柔性体（受压不能平衡）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.刚体（受压平衡）公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。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

5、位移方向相反作用点——接触处§1-2约束和约束力自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。几个基本概念（注意：这里，约束是名词，而不是动词的约束。）工程中常见的约束1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）(注意：光滑指摩擦不计)光滑接触面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．柔索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体．3、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链

6、、固定铰链支座等）（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，轴与孔在接触处为光滑接触约束——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．光滑圆柱铰链约束约束力：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，而把销钉固连到其中任一构件上，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

7、面构件1或2之一与地面或机架固定而成．约束力：与圆柱铰链相同以上三种约束（径向轴承、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．26固定铰支座4、其它类型约束（1）滚动支座约束特点：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：构件受到垂直于光滑面的约束力．28活动铰支座（辊轴支座）(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