第02章 靜力學基本概念和受力分析課件

靜力學的基本概念和受力分析靜力學：研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡化）、建立各種力系的平衡條件的科學．1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個力的作用位置和方向，并畫出物體的受力圖．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雜力系．3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平衡條件，并應用這些條件解決靜力學實際問題．§2-1靜力學的基本概念1第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析

力：物體間相互的機械作用，作用效果使物體的機械運動狀態(tài)發(fā)生改變．

力系：一群力.

平衡：物體相對慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運動．幾個基本概念

剛體：在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點間的距離始終保持不變的物體.力的三要素：大小、方向、作用點平面匯交（共點）力系平面平行力系平面力偶系平面任意力系空間匯交（共點）力系空間平行力系空間力偶系空間任意力系力是矢量．2第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析公理1

力的平行四邊形法則

作用在物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力。合力的作用點也在該點，合力的大小和方向，由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定，如圖所示。合力(合力的大小與方向)(矢量的和)亦可用力三角形求得合力矢靜力學公理3第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析思考：

試區(qū)別和兩個等式代表的意義。4第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析

公理2二力平衡條件

使剛體平衡的充分必要條件最簡單力系的平衡條件

作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力的大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。5第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析公理3

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．

在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。

作用于剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點，并不改變該力對剛體的作用。6第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析推理2

三力平衡匯交定理

作用于剛體上三個相互平衡的力，若其中兩個力的作用線匯交于一點，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個力的作用線通過匯交點。7第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析公理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用．8第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析公理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．剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡）

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.9第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析約束：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——接觸處§2-2約束和約束力自由體：位移不受限制的物體。如飛行中的飛機等。非自由體：位移受到限制的物體。如重物由鋼索吊住等。10第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析工程中常見的約束1、具有光滑接觸面（線、點）的約束（光滑接觸約束）11第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析

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．12第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析2、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束柔索只能受拉力，又稱張力.用表示．13第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析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．14第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析3、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等）

（1）徑向軸承（向心軸承）

約束特點：軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、軸承孔為約束．

約束力：當不計摩擦時，軸與孔在接觸處為光滑接觸約束——法向約束力．約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心．15第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析

當外界載荷不同時，接觸點會變，則約束力的大小與方向均有改變．可用二個通過軸心的正交分力表示．16第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析（2）光滑圓柱鉸鏈

約束特點：由兩個各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀．17第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析約束力：

光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合問題，與軸承一樣，可用兩個正交分力表示．其中有作用反作用關(guān)系

一般不必分析銷釘受力，當要分析時，必須把銷釘單獨取出．18第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析（3）固定鉸鏈支座約束特點：由上面構(gòu)件1或2之一與地面或機架固定而成．

約束力：與圓柱鉸鏈相同以上三種約束（徑向軸承、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．19第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析4、其它類型約束

（1）滾動支座

約束特點：

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)件受到垂直于光滑面的約束力．20第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析(2)球鉸鏈

約束特點：通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動，但構(gòu)件與球心不能有任何移動．

約束力：當忽略摩擦時，球與球座亦是光滑約束問題．約束力通過接觸點,并指向球心,是一個不能預先確定的空間力.可用三個正交分力表示．

21第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析（3）止推軸承約束特點：

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力，亦有三個正交分力．22第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析§2-3物體的受力分析和受力圖在受力圖上應畫出所有力，主動力和約束力（被動力）畫受力圖步驟：3、按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動）力1、取所要研究物體為研究對象（分離體），畫出其簡圖2、畫出所有主動力受力分析：確定物體受到幾個力作用，每個力的作用位置和作用方向，這個分析過程稱為物體的受力分析。受力圖：表示物體受力的簡明圖形。已知力未知力23第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例1解：畫出簡圖畫出主動力畫出約束力碾子重為，拉力為，、處光滑接觸，畫出碾子的受力圖．24第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例2解：取屋架畫出主動力畫出約束力畫出簡圖屋架受均布風力（N/m），屋架重為，畫出屋架的受力圖．25第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例3解：取桿，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)水平均質(zhì)梁重為，電動機重為，不計桿的自重，畫出桿和梁的受力圖。26第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例3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？27第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例4不計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28第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例4系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示取左拱,其受力圖如圖（c）所示29第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例4考慮到左拱三個力作用下平衡，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30第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例4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）31第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例5不計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．解：繩子受力圖如圖（b）所示32第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例5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33第02章靜力學基本概念和受力分析-38

例5整體受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在

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？34第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析思考：1、什么是二力構(gòu)件？二力構(gòu)件受力時與構(gòu)件的形狀有無關(guān)系？2、分析如下受力圖是否有誤，如何改正？35第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析36第02章靜力學基本概念和受力分析-38靜力學的基本概念和受力分析本章小結(jié)：

基本概念：力、力系、平衡、剛體；靜力學公理：力的平行四邊形公理、二力平衡公理、加減平衡力系公理、作用和反作用公理、