静力学基本概念受力.ppt

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1、静力学(Statics)引言：静力学是研究物体的平衡规律的科学。1、物体的受力分析；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。平衡：物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动的状态。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。力的三要素：大小、方向、作用点。力是矢量。力系：一群力。平衡力系；等效力系；合力。刚体：绝对不变形的物体，或物体内任意两点间的距离永不改变的物体。第一章静力学的基本概念受力图§1-1力的概念§1-2刚体的概念F公理1二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§1-3

2、静力学公理(AxiomsofStatics)公理2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。公理3力的平行四边形法则合力*是复杂力系简化的基础。力沿轴的分解*汇交力系简化为一个合力。*汇交力系平衡的几何条件是力多边形自行封闭。推理2三力平衡汇交定理平衡时必与共线则三力必汇交O点，且共面。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。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，因对刚体平衡的充分必要条件，对

3、变形体是必要的但非充分的。刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）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位移方向相反作用点——接触处§1-4约束(constraint）与约束反力1、柔性体约束。柔索只能受拉力，又称张力。用表示。工程中常见约束的基本类型(TypicalConstraintMode)如由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。弹性基础多种模型：如文克尔FA=-kwAFB=-kwB柔性关节其它约束：根据约束对位移的

4、限制特性及力系简化原理，确定约束力。2、光滑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。火车轮轴特例：方位：公法线指向：压物体⑴：尖点接触⑵：双面约束方位：垂直于接触面指向：假设(1)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。3、光滑铰链约束反力未知时，可用二个通过轴心的正交分力表示（2)固定铰链支座约束力：与圆柱铰链相同。（3）滚动支座（辊轴支座，可动铰支座）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⊥光滑面的约束力。（4）.连杆（链杆）一个单铰相当于

5、2个链杆。固定铰支座可动铰支座（1）径向轴承（向心轴承）约束特点：为孔与轴的配合问题，与光滑圆柱铰链一样，可用两个通过轴心的正交分力表示。4、轴承以上三种约束（经向轴承、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。齿轮传动轴约束特点：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反力。⑵止推轴承支座螺栓连接铆钉连接销轴连接起重机大梁吊车大梁简化均匀分布载荷简称均布载荷火车轮轴简化F⑴可动较支座⑵固定铰支座⑶固定端支座⑷定向支座(滑动支座)画受力图步骤：3、按约束性质画出所有约束力注意接触点；注意系统内外力关系

6、，图中不画出内力；注意作用反作用关系；铰链处作用的集中力与构件无关，作用在销钉上1、取研究对象（隔离体）画出其简图2、画出所有主动力§1-5物体的受力分析受力图(ForceAnalysisofbodyandFreebodyDiagram)例:碾子重为，拉力为，处光滑接触，画出碾子的受力图。解：画出简图画出主动力画出约束力例:屋架受均布风力（N/m），屋架重为，画出屋架的受力图。解：取屋架画出主动力画出约束力画出简图例:水平均质梁重为，电动机重为，不计杆的自重，画出杆和梁的受力图。图(a)解：取杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b)取梁，其受力图如图(c)若这样画，梁的受

7、力图又如何改动?杆的受力图能否画为图（d）所示？例:不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱的受力图与系统整体受力图。解：右拱为二力构件，其受力图如图（b）所示取左拱AC,其受力图如图（c）所示系统整体受力图如图（d）所示考虑到左拱在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱的受力图，如图（e）所示此时整体受力图如图（f）所示讨论：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？如图（g）（h）（i）例:不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图。图