资源描述：
《理论力学--静力学的基本概念和公理.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、静力学按力的作用线关系:汇交力系、平行力系和任意力系。静力学引言第一篇静力学静力学研究物体在力系作用下的平衡规律。平衡——物体的运动状态不变。它包括静止和匀速直线运动。力系——作用于物体上的若干个力。分类:按力的作用线分布:平面力系和空间力系;静力学所研究的基本问题:力系的简化;力系的平衡条件及其应用。静力学引言若两力系对同一物体作用效果相同—等效力系;把一个力系用与之等效的另一个力系代替—力系的等效替换。一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程—力系的简化。若一个力系可用一个力等效替换,则该力叫合力;力系中的各力叫分力。若作用于物体上的力系使物体保持平衡,则该力系称为平衡力系。此时力系所满足
2、的条件称平衡条件。静力学的基本概念1.静力学公理和物体的受力分析静力学公理约束与约束反力受力分析与受力图由于静力学研究的力学模型是刚体和刚体系统,故静力学又称刚体静力学。1.刚体的概念1.1刚体和力的概念所谓刚体是指这样的物体,在力的作用下,其内部任意两点之间的距离始终保持不变。刚体是一个理想化的力学模型。力使物体形状发生改变的效应称为力的内效应或变形效应。2.力的概念力是物体之间相互的机械作用,这种作用的效果是使物体的运动状态发生变化,同时使物体的形状发生改变。力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应或运动效应;3、力的作用点。表示力的作用位置。决定力的作用效果的因素2.力的概念1、力的
3、大小。表示物体间相互机械作用的强弱程度。单位:牛顿(N)或千牛顿(kN)。2、力的方向。表示力的作用线在空间的方位和指向。以上称为力的三要素。力可以用一个矢量表示。如图所示,矢量的模按一定的比例尺表示力的大小;矢量的方位和指向表示力的方向;矢量的起点(或终点)表示力的作用点。2.力的概念力的矢量表示ABF1.2.1公理1力的平行四边形规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。或者说,合力矢等于这两个力矢的几何和,即A它是力系简化的基础。1.2静力学公理F1F2FR作用于刚体上的两个力,使刚体平衡的必要
4、与充分条件是:这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。此公理提供了一种最简单的平衡力系。对于刚体此条件是充要条件,但对变形体只是必要条件而不是充分条件。1.2.2二力平衡公理FF'AB1.对刚体来说,上面的条件是充要的。2.对变形体(或多体中)来说,上面的条件只是必要条件3.只受两个力作用而平衡的构件,叫二力构件。说明：在作用于刚体上的已知力系上,加上或去掉任意个平衡力系,不改变原力系对刚体的作用效果。该公理是力系简化的理论依据。1.2.3公理3加减平衡力系公理作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动,而不改变该力对刚体的作用。作用于刚体上的力的三要素为:大小、方向、作用线。1.2.4推论1力的
5、可传性原理AFBABFF1F2ABF2==作用于刚体上的力是:滑动矢量。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。说明不平行三力平衡的必要条件,即:三力平衡必汇交。三力汇交不一定平衡。1.2.5推论2三力平衡汇交定理F1F2ABCF3两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在,大小相等,方向相反,沿同一直线,分别作用在这两个物体上。1.2.6公理4作用与反作用公理它是受力分析必需遵循的原则。当变形体在已知力系作用下处于平衡时,如果把该物体变成刚体,则平衡状态保持不变。1.2.7公理五刚化原理它建立了刚体力学与变形体力
6、学的联系。自由体—位移不受限制的物体。约束—对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。1.3约束和约束反力非自由体—位移受到限制而不能作任意运动的物体。约束反力—约束作用于非自由体上的力。(简称:约束力或反力)除约束力外,非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力,称为主动力。1.3约束和约束反力约束力是由主动力引起的,故它是一种被动力。约束反力取决于约束本身的性质、主动力和物体的运动状态。1.3.1约束反力的确定约束反力阻止物体运动的作用是通过约束与物体相互接触来实现的,因此它的作用点在相互接触处;它的方向必与该约束所能阻碍的位移方向相反。约束力沿接触面公法线方向指向物体。1.3.2具
7、有光滑接触表面的约束FN法线切线FN柔索只能受拉力，又称张力。用FT表示。1.3.3由柔软的绳索、链条或胶带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。1.3.3由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。1.3.4光滑铰链约束(1)向心轴承(径向轴承)1.3.4光滑铰链约束(2)圆柱铰链和固定铰链支座约束反力过销中心,大小和方向不能确定,通常用正交的两
