第一章靜力學(xué)基本概念-受力圖課件

引言：靜力學(xué)是研究物體的平衡規(guī)律的科學(xué)。1、物體的受力分析；2、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系等效代替一個復(fù)雜力系；3、建立各種力系的平衡條件。平衡：物體相對慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。引言：靜力學(xué)是研究物體的平衡規(guī)律的科學(xué)。1、物體的1力：物體間相互的機(jī)械作用，作用效果使物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變。

力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。力是矢量。力系：一群力。平衡力系；等效力系；合力。剛體：絕對不變形的物體，或物體內(nèi)任意兩點(diǎn)間的距離永不改變的物體。第一章靜力學(xué)的基本概念受力圖§1-1力的概念§1-2剛體的概念F力：物體間相互的機(jī)械作用，作用效果使物體的力的三要素：2公理1二力平衡條件使剛體平衡的充分必要條件*最簡單力系的平衡條件§1-3靜力學(xué)公理(AxiomsofStatics)公理1二力平衡條件使剛體平衡的充分必要條件*最簡單3公理2加減平衡力系原理推理1力的可傳性*作用在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為大小、方向和作用線。公理2加減平衡力系原理推理1力的可傳性*作用在4公理3力的平行四邊形法則公理3力的平行四邊形法則5合力*是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。力沿軸的分解*匯交力系簡化為一個合力。*匯交力系平衡的幾何條件是力多邊形自行封閉。合力*是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。力沿軸的分解*匯交力系簡化為一個6推理2三力平衡匯交定理平衡時必與共線則三力必匯交O點(diǎn)，且共面。推理2三力平衡匯交定理平衡時必與7公理4作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時存在，同時消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個物體上。*在畫物體受力圖時要注意此公理的應(yīng)用。公理4作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時存在，8公理5剛化原理柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）反之不一定成立，因?qū)傮w平衡的充分必要條件，對變形體是必要的但非充分的。剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡）公理5剛化原理柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）9約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。約束力：約束對非自由體的作用力。約束力大小——待定方向——與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點(diǎn)——接觸處§1-4約束(constraint）與約束反力約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。約束力：約束對非自由101、柔性體約束。柔索只能受拉力，又稱張力。用表示。工程中常見約束的基本類型(TypicalConstraintMode)如由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束。1、柔性體約束。柔索只能受拉力，又稱張力。用11柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿12彈性基礎(chǔ)多種模型：如文克爾FA=-kwAFB=-kwB柔性關(guān)節(jié)其它約束：根據(jù)約束對位移的限制特性及力系簡化原理，確定約束力。彈性基礎(chǔ)多種模型：如文克爾FA=-kwA柔性關(guān)節(jié)其它約束：根132、光滑面約束2、光滑面約束14光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用表示。光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的15火車輪軸火車輪軸16特例：方位：

公法線指向：

壓物體⑴：尖點(diǎn)接觸⑵：雙面約束方位：

垂直于接觸面指向：

假設(shè)特例：方位：公法線⑴：尖點(diǎn)接觸⑵：雙面約束方位：垂直17

(1)光滑圓柱鉸鏈約束特點(diǎn)：由兩個各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀。3、光滑鉸鏈約束反力未知時，可用二個通過軸心的正交分力表示(1)光滑圓柱鉸鏈約束特點(diǎn)：由兩個各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘18（2)固定鉸鏈支座約束力：與圓柱鉸鏈相同。（2)固定鉸鏈支座約束力：與圓柱鉸鏈相同。19（3）滾動支座（輥軸支座，可動鉸支座）約束特點(diǎn)：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成。約束力：構(gòu)件受到⊥光滑面的約束力。（3）滾動支座（輥軸支座，可動鉸支座）約束特點(diǎn)：在上述固定鉸20（4）.連桿（鏈桿）一個單鉸相當(dāng)于2個鏈桿。固定鉸支座可動鉸支座（4）.連桿（鏈桿）一個單鉸相當(dāng)于2個鏈桿。固定鉸支座可21（1）徑向軸承（向心軸承）約束特點(diǎn)：為孔與軸的配合問題，與光滑圓柱鉸鏈一樣，可用兩個通過軸心的正交分力表示。4、軸承以上三種約束（經(jīng)向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈。（1）徑向軸承（向心軸承）約束特點(diǎn)：為孔與軸的配合問題，22齒輪傳動軸齒輪傳動軸23約束特點(diǎn)：止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制。約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束反力。⑵止推軸承約束特點(diǎn)：止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制。約束力：比24支座支座25第一章靜力學(xué)基本概念-受力圖課件26螺栓連接鉚釘連接銷軸連接螺栓連接鉚釘連接銷軸連接27起重機(jī)大梁起重機(jī)大梁28吊車大梁簡化均勻分布載荷簡稱均布載荷吊車大梁簡化均勻分布載荷29火車輪軸簡化火車輪軸簡化30FF31第一章靜力學(xué)基本概念-受力圖課件32第一章靜力學(xué)基本概念-受力圖課件33⑴可動較支座⑵固定鉸支座⑶固定端支座⑷定向支座

(滑動支座)⑴可動較支座34畫受力圖步驟：3、按約束性質(zhì)畫出所有約束力注意接觸點(diǎn)；注意系統(tǒng)內(nèi)外力關(guān)系，圖中不畫出內(nèi)力；注意作用反作用關(guān)系；鉸鏈處作用的集中力與構(gòu)件無關(guān)，作用在銷釘上1、取研究對象（隔離體）畫出其簡圖2、畫出所有主動力§1-5物體的受力分析受力圖

(ForceAnalysisofbodyandFreebodyDiagram)畫受力圖步驟：3、按約束性質(zhì)畫出所有約束力1、取研究對象（隔35例:碾子重為，拉力為，處光滑接觸，畫出碾子的受力圖。解：畫出簡圖畫出主動力畫出約束力例:碾子重為，拉力為，處光滑接觸，畫出36例:屋架受均布風(fēng)力（N/m），屋架重為，畫出屋架的受力圖。解：取屋架畫出主動力畫出約束力畫出簡圖例:屋架受均布風(fēng)力（N/m），屋架重為，畫出37例:水平均質(zhì)梁重為，電動機(jī)重為，不計(jì)桿的自重，畫出桿和梁的受力圖。圖(a)解：取桿，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)例:水平均質(zhì)梁重為，電動機(jī)重為，不計(jì)桿38取梁，其受力圖如圖(c)若這樣畫，梁的受力圖又如何改動?

桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？取梁，其受力圖如圖(c)若這樣畫，梁的受39例:不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖。解：右拱為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示例:不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱40取左拱AC,其受力圖如圖（c）所示系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示取左拱AC,其受力圖如圖（c）所示系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）41考慮到左拱在三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱的受力圖，如圖（e）所示此時整體受力圖如圖（f）所示考慮到左拱在三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交42討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（43例:不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖。圖(a)解：繩子受力圖如圖（b）所示例:不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部44梯子左邊部分受力圖如圖（c）所示梯子右邊部分受力圖如圖（d）所示梯子左邊部分受力圖如圖（c）所示梯子右邊部分受力圖如圖（d）45整體受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在A處，繩子對左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出？整體受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在A處，繩子對左46例:已知：P=10kN,a,桿，輪重不計(jì)；畫出各構(gòu)件受力圖。解：取整體，受力圖能否這樣畫？取整體，畫受力圖。例:已知：P=10kN,a,桿，輪重不計(jì)；畫出各構(gòu)件受47取BDC

桿（不帶輪）取ABE（帶著輪）取ABE桿（不帶輪）取BDC桿（帶著輪）取BDC桿（不帶輪）取ABE（帶著輪）取ABE桿（不帶輪48例:已知：P,a,各桿重不計(jì)；畫出各構(gòu)件的受力圖。解：取整體，畫受力圖取ADB桿，畫受力圖取DEF桿，畫受力圖例:已知：P,a,各桿重不計(jì)；