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文檔簡(jiǎn)介
靜力學(xué)基本概念
剛體指在外界任何力的作用下,形狀和大小都始終保持不變的物體?!硐牖牧W(xué)模型理論力學(xué):物體→剛體
(靜力學(xué)又稱為剛體靜力學(xué))材料力學(xué):物體→變形體力(1)力的產(chǎn)生途徑(2)力的效應(yīng)(3)力的三要素
標(biāo)量:只有大小
矢量:既有大小,又有方向
定位矢量:有大小、方向、還有確定始端(終端)①直接接觸②“場(chǎng)”①運(yùn)動(dòng)效應(yīng)②變形效應(yīng)①大?、诜较颌圩饔命c(diǎn)物體間的相互機(jī)械作用方位和指向豎直向上豎直向下“踢足球”平衡處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物體在力系作用下,相對(duì)于地球勻速上滑、勻速下滑集中力、分布力力在物體上的作用范圍集中力
單位:
N、kN;
線分布力
單位:N/m、kN/m面分布力
單位:N/m2、kN/m2;集度ABF相關(guān)概念:力系、平衡力系、等效力系、合力、分力燈管房頂力系平衡力系由各分力求合力的過(guò)程叫作力的合成一個(gè)力與一個(gè)力系等效,這個(gè)力稱為該力系合力該力系中的每一個(gè)力稱為此合力的分力由合力求分力的過(guò)程叫作力的分解等效力系空間問(wèn)題平面問(wèn)題忽略屋架厚度豎向荷載、側(cè)向風(fēng)荷載、支座反力都處于屋架平面內(nèi)結(jié)構(gòu)及其承受的荷載具有共同對(duì)稱面
靜力學(xué)基本公理公理4
作用和反作用定律推論2三力平衡匯交定理推論1力的可傳性公理2加減平衡力系原理公理1
二力平衡公理公理3
力的平行四邊形法則靜力學(xué)公理靜力學(xué)全部理論的基礎(chǔ)公理1:二力平衡公理(剛體)“二力構(gòu)件”最簡(jiǎn)單的平衡力系!充分剛體、兩個(gè)力、平衡等值、反向、共線必要公理2:加減平衡力系公理(剛體)
在作用于剛體上的任意力系上,增加或減少任一平衡力系,并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的效應(yīng)。二力平衡——最簡(jiǎn)單的一種平衡力系FWF1F2推論1:力的可傳性原理推論1:力的可傳性原理(剛體)AFBF1F2物體—“定位矢量”剛體—“滑移矢量”公理3:平行四邊形法則(物體)物體、同一點(diǎn)、兩個(gè)力F1AF2FRF1F2FR“三角形法則”“多邊形法則”F1F2F3F4FR推論2:三力平衡匯交定理(剛體)F2BF3CAF1DF1F2F12則
第三個(gè)力的作用線也通過(guò)該匯交點(diǎn),且
此三力的作用線在同一平面內(nèi)。①剛體在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài),②若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn),公理4:力的作用與反作用定律
(物體)兩物體等值、反向、共線FNF’N約束和約束反力自由體非自由體大?。悍较颍鹤饔命c(diǎn):待定?
計(jì)算!方位、指向接觸處約束:對(duì)非自由體的位移起限制作用的物體.約束力:約束對(duì)非自由體的作用力.FT(飛機(jī))(火車)物體受力①
荷載:主動(dòng)力,已知的√②
約束反力:被動(dòng)力,未知的?FTFAxFAyMAWFN小球繩子1.柔索約束WFT具體形式約束特點(diǎn)約束反力沿柔體軸線、背離物體。拉力,用F或FT表示(一個(gè)方向確定的力)繩索、皮帶、鏈條等限制物體沿柔體伸長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)FAxFAy×改錯(cuò)題繩子只能是拉力!2.光滑接觸面約束(一個(gè)方向確定的力)具體形式約束特點(diǎn)約束反力沿公法線、指向被約束物體FNFNFN限制物體沿接觸處公法線而趨向于支承面的運(yùn)動(dòng)(a)接觸面為平面(b)接觸面為圓弧面τn接觸面為非圓弧曲面FN2.光滑接觸面約束FNBFNCFNA×
兩個(gè)相互接觸的物體中,
有一個(gè)為尖角點(diǎn)接觸時(shí),約束反力沿另一物體的法線3.光滑圓柱鉸鏈約束(鉸鏈、銷釘)約束特點(diǎn)能轉(zhuǎn)動(dòng),不能水平移動(dòng),不能豎直移動(dòng)約束反力兩個(gè)相互垂直的力Fx和Fy,指向待定。FNFN3.光滑圓柱鉸鏈約束(鉸鏈、銷釘)(含銷釘)(孔)把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)起來(lái)的裝置。
支座固定鉸支座活動(dòng)鉸支座固定端支座4.固定鉸支座約束特點(diǎn)約束反力兩個(gè)相互垂直的約束反力Fx和Fy,指向待定。只能繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),不能水平移動(dòng),也不能豎直移動(dòng)5.活動(dòng)鉸支座約束特點(diǎn)約束反力垂直于支承面,指向待定。(滑塊式)鏈桿式:沿鏈桿軸線,指向待定。能繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),能水平移動(dòng),不能豎直移動(dòng)一個(gè)力,滑塊式:(鏈桿式)FAFA6.固定端支座一個(gè)力偶M,轉(zhuǎn)向待定。約束反力兩個(gè)相互垂直的力Fx和Fy,指向待定。約束特點(diǎn)不能水平移動(dòng),不能豎直移動(dòng),也不能轉(zhuǎn)動(dòng)MAFAxFAyMAFAxFAy固定端支座固定鉸支座可動(dòng)鉸支座固定端支座FA固定鉸支座活動(dòng)鉸支座FAFA鉸鏈鏈桿式滑塊式FT
沿柔體軸線、背離物體柔索光滑接觸面FN
沿公法線、指向物體固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿鏈桿軸線垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy兩個(gè)正交力一個(gè)力偶MA兩個(gè)正交力一個(gè)力單個(gè)物體的受力圖物體受力
荷
載:主動(dòng)力,已知的。約束反力:被動(dòng)力,未知的。受力分析:分析物體都受哪些力,每個(gè)力的作用位置和方向畫(huà)受力圖步驟:(①取研究對(duì)象、②所有主動(dòng)力、③所有約束力)3.按約束性質(zhì)畫(huà)出所有約束力1.取所要研究物體為研究對(duì)象(分離體),畫(huà)出其簡(jiǎn)圖2.畫(huà)出所有主動(dòng)力固定鉸支座活動(dòng)鉸支座FAFA鉸鏈鏈桿式滑塊式FT
沿柔體軸線、背離物體柔索光滑接觸面FN
沿公法線、指向物體固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿鏈桿軸線垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy兩個(gè)正交力一個(gè)力偶MA兩個(gè)正交力一個(gè)力單個(gè)物體物體系統(tǒng)受力分析F1F2AB【例1】(單個(gè)物體)WFTFNO三力匯交!繩子光滑接觸面練習(xí)FNAFNB
兩個(gè)相互接觸的物體中,
有一個(gè)為尖角點(diǎn)接觸時(shí),約束反力沿另一物體的法線【例2】(單個(gè)物體)FABFBFAyFAxFABFBFA三力匯交!固定鉸支座活動(dòng)鉸支座ABF2F1FBFAxFAy練習(xí)ABFFBFAxFAyFAxFAy【例3】(單個(gè)物體)F1F1F2ABABF2MBFByFBx固定端ABF1F2FAxFAyMA練習(xí)單個(gè)物體畫(huà)受力圖F1F2AB固定端固定鉸支座活動(dòng)鉸支座繩子光滑接觸面物體系統(tǒng)的受力圖物體受力
荷
載:主動(dòng)力,已知的。約束反力:被動(dòng)力,未知的。受力分析:分析物體都受哪些力,每個(gè)力的作用位置和方向畫(huà)受力圖步驟:(①取研究對(duì)象、②所有主動(dòng)力、③所有約束力)3.按約束性質(zhì)畫(huà)出所有約束力1.取所要研究物體為研究對(duì)象(分離體),畫(huà)出其簡(jiǎn)圖2.畫(huà)出所有主動(dòng)力單個(gè)物體物體系統(tǒng)受力分析F1F2AB固定鉸支座活動(dòng)鉸支座FAFA鉸鏈鏈桿式滑塊式FT
沿柔體軸線、背離物體柔索光滑接觸面FN
沿公法線、指向物體固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿鏈桿軸線垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy兩個(gè)正交力一個(gè)力偶MA兩個(gè)正交力一個(gè)力【例1】(物體系統(tǒng))FNBFNCCD【例2】(物體系統(tǒng))FCyFCxFDyFDxFCFDF’DW2W1FAyFAx二力構(gòu)件兩端鉸接,中間沒(méi)有任何力指出圖示結(jié)構(gòu)中的二力桿(桿自重不計(jì))“兩端鉸接,中間沒(méi)有任何力”√√√√√√單個(gè)物體:物體系統(tǒng)是什么約束畫(huà)什么力反作用力問(wèn)題沒(méi)有二力構(gòu)件:有一個(gè)二力構(gòu)件:都是二力構(gòu)件:先分析二力構(gòu)件分析節(jié)點(diǎn)畫(huà)受力分析圖總結(jié)FFEFBxFByF’BxF’ByFDFAxFAyFAxFAyFDFE練習(xí)1沒(méi)有二力構(gòu)件作用與反作用力CBFByFBxFCyFCxFBFCCAFF’CFAyFAx練習(xí)2有一個(gè)二
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