靜力學(xué)公理和物體的受力分析課件

1、 剛體和力的概念 靜力學(xué)公理 約束和約束反力 物體的受力分析和受力圖第1章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析1-1 剛體和力的概念 1. 剛體的概念剛體是抽象化的力學(xué)模型理論力學(xué)研究的物體都是剛體剛體力學(xué)靜力學(xué)剛體靜力學(xué) 在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變。 2. 力的概念 力是物體間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。作用效應(yīng)（1）外效應(yīng)：使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。（2）內(nèi)效應(yīng)：使物體發(fā)生變形。力的三要素及其表示：力的作用線(xiàn)AF（1）力的大小，（2）力的方向，（3）力的作用點(diǎn)。力的三要素：（定位矢量或固定矢量）FF0可用一矢量表示FF = F F0力的單位N（牛頓

2、）、kN（千牛） 公理1 力的平行四邊形規(guī)則 F1F2FRFROF1F2FR=F1+ F2 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線(xiàn)確定。1-2 靜力學(xué)公理A 作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充要條件是： 這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，且在同一直線(xiàn)上。F1F2 公理2 二力平衡條件 ABF1= F2 公理3 加減平衡力系原理 在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用 。 推理1 力的可傳性 作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線(xiàn)移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。AF

3、ABFF1 F2BAF2 作用于剛體上的力 滑動(dòng)矢量 推理2 三力平衡匯交定理 作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線(xiàn)匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且 第三個(gè)力的作用線(xiàn)通過(guò)匯交點(diǎn)。CBOAF3F1F2F1F2F12公理4 作用與反作用定律 作用力和反作用力總是同時(shí)存在，兩力的小相等、方向相反，沿著同一直線(xiàn)，分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。公理5 剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。1-3 約束和約束反力自 由 體 位移不受限制的物體。非自由體 位移受到限制的物體。 約束：對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的周 圍物體稱(chēng)為約束。 約

4、束反力約束對(duì)非自由體施加的反作用力約束反力1-3 約束和約束反力1.大?。何粗?。2.方向：與該約束所能阻礙的被約束體的自由運(yùn)動(dòng) 方向相反。3.作用點(diǎn)：在接觸處。 約束反力約束對(duì)非自由體施加的反作用力約束反力 約束反力的三要素工程中常見(jiàn)的幾類(lèi) 約束1. 具有光滑接觸表面的約束齒輪傳動(dòng)凸輪傳動(dòng) 約束特征： 只限制物體沿公法線(xiàn)趨向于支承面方向的運(yùn)動(dòng) 反力特征：方位：沿接觸處的公法線(xiàn)指向：指向物體（物體受壓）ABCFNAFNBFNCFRFR繩索皮帶鏈條2.柔性體約束AAFA反力特征:方位：沿柔性體軸線(xiàn)指向：背離物體（受拉）只限制物體沿柔性體伸長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)約束特征：固定鉸鏈或鉸支座3. 光滑圓柱形鉸鏈約

5、束 約束特征：只限制物體沿圓柱形徑向的運(yùn)動(dòng)。不限制其軸向和繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。屬光滑面約束FR 約束反力特征：方位沿銷(xiāo)釘?shù)膹较蛑赶蛑赶虿欢ǎ俣▋苫ハ啻怪狈至浚〧RFxFy鉸活支鉸鏈或中間鉸銷(xiāo) 釘ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB圓柱形鉸鏈約束符號(hào)及反力表示（2）中間鉸鏈簡(jiǎn)圖：中間鉸鏈反力：向心軸承約束反力被約束體約束體（1）固定鉸鏈簡(jiǎn)圖（鉸鏈支座）：固定鉸鏈反力：4. 輥軸鉸鏈支座（可動(dòng)鉸鏈支座） 約束特征： 只限制垂直于支承面方向的運(yùn)動(dòng)。 約束反力特征：方位：指向：通過(guò)銷(xiāo)釘中心，垂直于支承面指向待定（常假定） 輥軸鉸鏈支座約束符號(hào)及反力表示輥軸約束簡(jiǎn)化符號(hào)輥軸約束反力表示5. 雙鉸

6、鏈剛桿連桿（鏈桿約束）鏈桿： 兩端用光滑鉸鏈與其它物體連接的剛桿； 不計(jì)自重； 桿上無(wú)其它主動(dòng)力作用。鏈桿 約束的特點(diǎn)：只限制物體沿桿軸線(xiàn)方向的運(yùn)動(dòng)。 約束反力的特點(diǎn)：方位：指向：沿鏈桿的軸線(xiàn)方向（或兩鉸鏈的連線(xiàn)方向）；指向不定（通常假定）。鏈桿約束簡(jiǎn)圖鏈桿約束反力鏈桿 二力桿DCDCBAFCFDFCFDABCP？請(qǐng)問(wèn)AC、BC桿是否為二力桿1-4 物體的受力分析和受力圖 物體的受力分析確定物體受了幾個(gè)力，每個(gè)力的作用位置和力的作用方向。 主動(dòng)力與被動(dòng)力主動(dòng)力：促使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，其大小和方向都已知。如重力、水壓力等。被動(dòng)力：由主動(dòng)力引起并隨其變化的力，其大小和方向都未知。如約束反力

7、。受力圖施力物體對(duì)研究對(duì)象的所有作用力的簡(jiǎn)圖。ABCPACBFAFNBFBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAyP例 題 1例 題 2BAPCCBACPFCFBFAFCFBFAxFAy 圖示三角拱橋，由左、右兩拱鉸接而成。設(shè)各拱自重不計(jì)，在左拱上作用有載荷P。試分別畫(huà)出左、右拱及整體的受力圖。例 題 3FAxFAyPACFCFAxFAyTEFBTDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例 題 4試分別畫(huà)出每個(gè)物體及整體的受力圖。CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFA例 題 5 圖示機(jī)構(gòu)中，當(dāng)銷(xiāo)釘C附于BC桿時(shí)，試分別畫(huà)出各桿及整體的受力圖。FDxFDyFAxFAyOCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例 題 6試分別畫(huà)出每個(gè)物體及整體的受力圖。FBxFByFOxFOy 畫(huà)受力圖的步驟和注意事項(xiàng)（1）步驟 確定研究對(duì)象 取分離體 分析受力切不可單憑主觀臆想推測(cè)或簡(jiǎn)單地根據(jù)主動(dòng)力的方向去推想約束反力的方向 畫(huà)受力圖（2）幾點(diǎn)注意