工程力學(xué)約束與受力三

靜力學(xué)研究的兩個基本問題:力系的簡化物體在力系作用下的平衡條件靜力學(xué)是工程力學(xué)的基礎(chǔ)部分,在工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。靜力學(xué)是研究物體機械運動的特殊情況——物體平衡問題的科學(xué)2023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/6第一章靜靜力力學(xué)基本本概念受受力力圖第一節(jié)力力的的概念力是是物體體間相互互的機械械作用。。這種作作用使物物體的機械運動動狀態(tài)發(fā)發(fā)生變化化，或使物物體發(fā)生變形形。即力有有外效應(yīng)和內(nèi)效應(yīng)。力的三要要素：大大小、方方向、作作用點力的單位位：N(牛頓)，，kN(千牛)第二節(jié)剛剛體體的概念念剛體是理理想化的的力學(xué)模模型剛體：在在任何情情況下都都不發(fā)生生變形的的物體2023/1/6作用于剛剛體上的的兩個力力平衡的的必要充充分條件件是：二二力等值值、反向向、共線線、且作作用在同同一物體體上。1二力平衡衡公理第三節(jié)靜靜力力學(xué)公理理2加減平衡衡力系公公理在作用于于剛體上上的任一一力系上上，加上上或減去去任一平平衡力系系，并不不改變原原力系對對剛體的的作用效效應(yīng)。推論1：力的可可傳性原原理-----力的滑移移定理由此可見見，對剛剛體而言言，力的的三要素素：方向向、大小小、作用用線2023/1/6作用于物物體上同同一點上上的兩個個力，可可以合成成為一個個合力。。合力力的作用用點仍在在該點，，合力的的大小和和方向是是以這兩兩個力為為邊所做做的平行行四邊形形的對角角線來表表示。3力的平行行四邊形形法則RR力三角形形法則怎樣求合合力？2023/1/6若剛體體在三三個不不平行行力的的作用用下處處于平平衡，，則三三個力力必然然匯交交于同同一點點。OAF1BF2CF3R12證明：1利利用力力的可可傳性性原理理找到到任意意兩個個力的的交點點2利利用平平行四四邊形形法則則在交交點合合成一一個合合力3該該合力力與第第三個個力滿滿足二二力平平衡公公理，，必定定共線線，所所以第第三個個力也也必然然過交交點。。即三三力平平衡必必匯交交于一一點各力的的匯交交點推論2：三力力平衡衡匯交交定理理2023/1/64作用用與與反反作作用用原原理理兩物物體體間間相相互互作作用用的的力力，，總總是是大大小小相相等等、、方方向向相相反反、、沿沿同同一一作作用用線線，，分分別別作作用用在在相相互互作作用用的的兩兩個個物物體體上上。。5剛化化原原理理變形形體體在在已已知知力力系系作作用用下下維維持持平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，如如果果將將這這個個已已變變形形但但平平衡衡的的物物體體變變成成剛剛體體(剛化化)，其其平平衡衡不不受受影影響響。。2023/1/6第四四節(jié)節(jié)約約束束與與約約束束反反力力約束束：：阻阻礙礙非非自自由由物物體體運運動動的的限限制制條條件件。。約束束反反力力：：約約束束物物體體對對被被約約束束物物體體的的作作用用力力，，也也稱稱約約束束力力、、反反力力。。主動動力力：：可可以以直直接接測測量量的的，，““主主動動””作作用用的的力力，，如如重重力力、、人人力力、、機機械械力力、、風(fēng)風(fēng)力、水力力等，也也稱載荷荷或荷載載。被動力力：由由主動力力的作用用引起的的作用力力，通常常是指約約束反力力和摩擦擦力，往往往需要根根據(jù)平衡衡條件才才能確定定。T自由由體體：能在在空間作作任意運運動的物物體。非自由體體：受到到了其他他物體的的限制，，在某些些方向上上不能自由運運動的物物體。約束是相相互的，，約束反反力也是是相互的的2023/1/6第五節(jié)約約束的基本本類型及約約束反力(1)柔柔性約束(2)光光滑接觸面面(線、點)約束NT1T2柔性約束(如繩索)的約束反力力作用在連連接點，沿沿著柔性物物體的中心心線，且背背離被約束束的物體。。光滑面約束束反力的方方向，應(yīng)沿沿接觸處的的公法線且且指向被約約束的物體體。2023/1/6柔性約束柔繩、鏈條條、膠帶構(gòu)構(gòu)成的約束束T1T22023/1/6柔性約束膠帶構(gòu)成的的約束2023/1/6柔性約束鏈條構(gòu)成的的約束2023/1/6光滑接觸面約約束光滑接觸面約約束NNN2023/1/6光滑接觸面約約束實例2023/1/6(3)固定鉸鉸鏈支座、圓圓柱鉸鏈約束束與向心軸承承在無法確定反反力方向時，，通常用通過過鉸鏈中心的的兩個大小未知知的正交分量量X和Y來表示。XAYA2023/1/6固定鉸鏈支座座固定鉸鏈支座座XAYA2023/1/6圓柱鉸鏈約束束ABN圓柱鉸鏈約束束AB2023/1/6圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座座蝶鉸(活頁)2023/1/6向心軸承實例例2023/1/6(4)輥輥軸軸約約束束(活動動鉸鉸支支座座、、輥輥軸軸支支座座)輥軸軸支支座座的的約約束束反反力力通通過過銷銷釘釘中中心心，，垂垂直直于于支支撐撐面面，，指向向待待定定。2023/1/6活動動鉸鉸鏈鏈支支座座實實例例2023/1/6(5)二二力力桿桿約約束束只在在兩兩點點受受力力的的構(gòu)構(gòu)件件稱稱為為二二力力桿桿。。二力力桿桿沿沿二二點點連連線線受受力力。。根據(jù)據(jù)作作用用力力和和反反作作用用力力定定律律，，作作為為約約束束，，二二力力桿桿提提供供的的約約束束反反力力也也是是沿沿二二點點連連線線。。2023/1/6(6)固定端約約束①固定端約約束反力力為XA，YA和MA(約束反力力偶)。②XA和YA限制對象象X和Y兩個方向向的平動動，MA限制對象象的自由由轉(zhuǎn)動。。XAMAYA2023/1/6固定端(插入端)約束受力力的簡化化固定端(插入端)約束實例例2023/1/6固定端(插入端)約束實例例2023/1/6把研究究的物物體(研究對對象)從周圍圍物體體的約約束中中分離離出來來(即去掉約約束，，單獨獨畫出出來)。并在在分離離出的的物體體輪廓廓圖形形上畫畫出所所有的的主動動力和和約束束反力力。這這樣得得到的的圖形形稱為為受力力圖，，也叫叫分離離體圖圖。受力圖圖是受受力分分析的的結(jié)論論最直直觀的的表達(dá)達(dá)形式式。力學(xué)模模型圖圖第六節(jié)節(jié)物物體體的受受力分分析受受力圖圖(重重點)高爐上上料滑滑車受力圖圖2023/1/6(1)取分離離體：根據(jù)問問題的的要求求確定定研究對象，去掉約束束，單獨畫畫出研究對對象的輪廓廓圖形。(2)畫已知力：載荷。注注意：如果果沒有特意意，意味著著構(gòu)件的重重力是忽略略不計的。。(3)畫約束反力力：確定約束類類型，根據(jù)據(jù)約束性質(zhì)質(zhì)畫出約束束反力。畫受力圖的的基本步驟驟：必要的形式式和科學(xué)的的方法是取取得成功的的捷徑2023/1/6簡例1：簡單剛架架的受力分分析2023/1/6簡例例2：懸懸臂臂吊吊車車的的受受力力分分析析ScSBSB’XAYAQ2023/1/6例題題1等腰腰三三角角形形構(gòu)構(gòu)架架ABC的頂頂點點A，B，C都用用鉸鉸鏈鏈連連接接，，底底邊邊AC固定定，，而而AB邊的的中中點點D作用用有有平平行行于于固固定定邊邊AC的力力F，如如圖圖所所示示。。不不計計各各桿桿自自重重，，試試畫畫出出桿桿AB和BC的受受力力圖圖。。BECABFD解：：1.桿BC的受受力力圖圖。。2.桿AB的受受力力圖圖。。2023/1/6用力力F拉動動碾碾子子以以軋軋平平路路面面,重為為G的碾碾子子受受到到一一石石塊塊的的阻阻礙礙，，如如圖圖所所示示。。試試畫畫出出碾碾子子的的受受力力圖圖。。ABF例題題2碾子子的的受受力力圖圖為為