工程力学C-第1章 静力学基本概念与物体受力分析ppt课件.ppt

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1、第一篇静力学★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静力学主要研究物体在力(力系)的作用下的平衡问题※静力学基本概念※约束和约束反力※本章小结※物体的受力分析和受力图第1章静力学基本概念与物体受力分析§1-1静力学基本概念1.刚体注：刚体是抽象化的力学模型理论力学研究的物体都是刚体刚体力学静力学——刚体静力学刚体：在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。任何物体在力的作用下都要产生变形，称为变形体变形体刚体变形体刚体§1-1静力学基本概念实际物体能否简化为刚体，主要取决于所研究问题的性质。刚化2.平衡的概念平

2、衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动。平衡是物体机械运动的一种特殊形式。我们常把固结在地球上的参考系视为惯性参考系，这样比如桥梁、机床的床身、作匀速直线飞行的飞机等等，均可看作处于平衡状态。§1-1静力学基本概念力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。作用效应：（1）使物体的运动状态发生改变——运动效应或外效应如位置、速度、加速度等（理论力学）；（2）使物体发生变形——变形效应或内效应（材料力学）。作用方式：（1）直接接触作用；如压力、摩擦力等。（2）间接作用，如磁场、电场、重力场等。3.力的概念§1-1静力

3、学基本概念（定位矢量或固定矢量）FF0可用一矢量表示FF=FF0力的单位N（牛顿）、kN（千牛）力的大小（作用的强度）力的方向（力作用线的方位和指向）力的作用点（集中力和分布力）力的三要素：力的三要素力的作用线AFB4.力系的概念作用在物体上的一群力——力系力系的分类按力系中各力作用线在空间的位置分布，将力系进行分类：平面力系空间力系汇交力系平行力系任意力系1.二力平衡公理作用于刚体上的两个力使刚体平衡的充要条件是：两力的大小相等、方向相反、且作用在同一条直线上。即：等值、反向、共线。注意：公理对于刚体的平衡是充要条件，而对变形体仅为平衡的必要条

4、件。§1-2静力学公理§1-2静力学公理2.加减平衡力系原理在作用于刚体上的任意力系中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效果。重要推论一：力的可传性原理作用于刚体上的力可沿其作用线移至刚体内任意一点，并不改变它对刚体的作用效果。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。§1-2静力学公理3.力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力的合力也作用在同一点上，其大小和方向由此二力矢量所构成的平行四边形对角线来确定。也可采用三角形法则确定合力。力的平行四边形法则是最简单的力系简化，同时此法则也是力的分解法则。F=F

5、1+F2§1-2静力学公理重要推论二：三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。（三力平衡，不平行，必汇交）F124.作用力与反作用力定律作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。注意与二力平衡公理的区别§1-2静力学公理5.刚化公理变形体受已知力系作用而平衡，若将该物体刚化为刚体，则平衡状态不受影响。§1-3约束和约束反力基本概念自由体:位移不受限制的物体。非自由体:位移受到限制的物体。§1-3约

6、束和约束反力约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体或条件。约束反力的方向必与该约束所能够阻碍的位移方向相反，作用点必然在约束和被约束物体的相互接触点，大小通常是未知的。约束反力：约束对非自由体施加的力。AGFA工程中常见的几类约束约束特征:只限制物体沿接触面（点）公法线趋向于支承面方向的运动。1.光滑接触面约束约束力特征:作用在接触面（点）上，沿接触面（点）的公法线方向并指向受力物体。光滑接触面约束称为法向约束，通常用FN表示。FNAFNBFNCABC1.光滑接触面约束例1.光滑接触面约束例ABC1.光滑接触面约束例1.光滑接触面约束例绳

7、索皮带链条2.柔性体约束AAFA约束力特征:作用在接触点上，方向沿着绳索且背离物体。约束特征：只限制物体沿柔性体伸长方向的运动。3.光滑圆柱形铰链约束固定铰链支座约束特征：只限制物体沿销钉径向的运动，不限制沿其轴向和绕轴的转动运动——属光滑接触面约束。约束反力特征：沿着接触面的公法线（沿销钉的径向），大小和方向都是未知量（假定两互相垂直分量）。3.光滑圆柱形铰链约束固定铰链支座ABCBBBFB2xFB2yFB1yFB1xB3.光滑圆柱形铰链约束连接铰链或中间铰销钉中间铰链简图：中间铰链反力:被约束体约束体3.光滑圆柱形铰链约束向心轴承或径向轴承约

8、束与约束力示意图3.光滑圆柱形铰链约束止推轴承约束特征：限制物体在接触点处各个方向的移动，但不能限制其绕球心的转动。3.光滑圆柱形铰链约