[工學(xué)]第一章靜力學(xué)公理和物體的受力分析ppt課件

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海土木工程系哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海土木工程系第第 1 章章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析靜力學(xué)公理和物體的受力分析第一章第一章 靜力學(xué)根本概念及受力分析靜力學(xué)根本概念及受力分析假設(shè)一切力的作用線交于一點(diǎn)，那么該力系稱為匯交力系假設(shè)一切力的作用線交于一點(diǎn)，那么該力系稱為匯交力系 作用在物體上的一切力的作用線均相互平行，該力系稱為作用在物體上的一切力的作用線均相互平行，該力系稱為平行力系。平行力系。 定義定義假設(shè)兩力系分別作用于同一物體而效應(yīng)一樣時(shí)，假設(shè)兩力系分別作用于同一物體而效應(yīng)一樣時(shí)，那么這兩力系稱為等效能系那么這兩力系稱為等效能系. . 合力合力假設(shè)力系與一力等效，那么此力就稱為

2、該力系假設(shè)力系與一力等效，那么此力就稱為該力系的合力的合力 分力分力而力系中的各力，那么稱為此合力的分力而力系中的各力，那么稱為此合力的分力 為了便于尋求各種力系對于物體作用的總效應(yīng)和為了便于尋求各種力系對于物體作用的總效應(yīng)和力系的平衡條件，需求將力系進(jìn)展簡化，使其變換為力系的平衡條件，需求將力系進(jìn)展簡化，使其變換為另一個(gè)與其作用效應(yīng)一樣的簡單力系。這種等效簡化另一個(gè)與其作用效應(yīng)一樣的簡單力系。這種等效簡化力系的方法稱為力系的簡化。力系的方法稱為力系的簡化。1) 物體的受力分析物體的受力分析2) 力系的簡化力系的簡化3) 建立各種力系的平衡條件建立各種力系的平衡條件第一章第一章 靜力學(xué)根本概念

3、及物體的受力分析靜力學(xué)根本概念及物體的受力分析21RFFF二力構(gòu)件二力構(gòu)件只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，稱為二力構(gòu)件或二力桿只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，稱為二力構(gòu)件或二力桿? question 左邊兩個(gè)圖中，那個(gè)左邊兩個(gè)圖中，那個(gè)桿構(gòu)件是二力構(gòu)桿構(gòu)件是二力構(gòu)件？件？ 假設(shè)按如下圖的受力情假設(shè)按如下圖的受力情況，況，CB桿能不能堅(jiān)持平桿能不能堅(jiān)持平衡？衡？AB情況如何？是不是二力構(gòu)件？情況如何？是不是二力構(gòu)件？ 推理推理1：力的可傳性：力的可傳性2FFF1作用力與反作用力作用力與反作用力F F作用力和反作用力作用于作用力和反作用力作用于不同的物體不同的物體二力平衡情況下，兩個(gè)力二力平衡情況下，兩個(gè)

4、力作用的對象是同一個(gè)物體作用的對象是同一個(gè)物體第一章第一章 靜力學(xué)根本概念及物體的受力分析靜力學(xué)根本概念及物體的受力分析 自在體自在體: : 位移不受限制的物體位移不受限制的物體 非自在體非自在體: : 位移遭到限制的物體位移遭到限制的物體PF約束約束 對非自在體的某些位移起限制造用的周圍物對非自在體的某些位移起限制造用的周圍物體稱為約束體稱為約束 約束力約束力: : 約束對物體的作用稱為約束力約束對物體的作用稱為約束力 自動(dòng)力自動(dòng)力 載荷，重力，風(fēng)力，壓力，驅(qū)動(dòng)力等載荷，重力，風(fēng)力，壓力，驅(qū)動(dòng)力等 被動(dòng)力被動(dòng)力 約束反力約束反力 沒有自動(dòng)力作用，也就不會(huì)有被動(dòng)力的存在，沒有自動(dòng)力作用，也就不

5、會(huì)有被動(dòng)力的存在，沒有自動(dòng)力，也就不會(huì)有約束反力的存在。沒有自動(dòng)力，也就不會(huì)有約束反力的存在。 約束反力的大小通常是未知的約束反力的大小通常是未知的; ; 約束反力的方向總是和約束體所能阻止的運(yùn)動(dòng)方向約束反力的方向總是和約束體所能阻止的運(yùn)動(dòng)方向相反。相反。 力的作用點(diǎn)是剛體和約束相接觸的點(diǎn)。力的作用點(diǎn)是剛體和約束相接觸的點(diǎn)。(1) 具有光滑接觸面的約束具有光滑接觸面的約束(2) 柔索約束柔索約束(3) 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束(4) 其它約束其它約束自動(dòng)力自動(dòng)力約束反力的方向約束反力的方向: : 沿剛體和約束接觸面的沿剛體和約束接觸面的公法線方向公法線方向留意留意: :光滑接觸面約束不光滑接觸

6、面約束不思索摩擦的作用思索摩擦的作用. .約束反力約束反力我們用我們用 來表示光滑接觸面上的約束反力來表示光滑接觸面上的約束反力FTangent (切線切線) common normal(公法線公法線) common normal(公法線公法線) 這個(gè)問題中是不是光滑接觸面約束？這個(gè)問題中是不是光滑接觸面約束？APAFFPT2T1T2T1FAYAXAA軸AFAYAXAFA1 1、銷釘、銷釘 2 2、構(gòu)件、構(gòu)件 3 3、固定部分、固定部分CABCCABBA 銷釘C銷釘B銷釘A固定在地面上的支架CABCABCABCACB普通不需思索銷釘與哪邊構(gòu)造固連銷釘與右邊構(gòu)造固連YAXAYBXB銷釘與左邊構(gòu)造

7、固連A B CYAXAYCXCYBXBYCXCYAXAYCXCYBXBYCXCYAXAYCXCYBXBYCXC 銷釘所受的約束力銷釘所受的約束力CBCAYAXAYC1XC1YBXBYC2XC2XC1YC1XC2YC2CYAXAYC1XC1YBXBYC2XC2XC1YC1XC2YC2CYAXAYC1XC1YBXBYC2XC2XC1YC1XC2YC2CFxFzFyFxFzFy小結(jié) 1-1 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理 公理公理1 力的平行四變形法那么力的平行四變形法那么 公理公理2 二力平衡條件二力平衡條件 公理公理3 加減平衡力系原理加減平衡力系原理 推理推理1 力的可傳送性力的可傳送性 推理推理2 三

8、力平衡匯交定理三力平衡匯交定理 公理公理4 作用與反作用定理作用與反作用定理 公理公理5 剛化原理剛化原理 1-2 約束與約束力約束與約束力 1 具有光滑接觸闡明的約束具有光滑接觸闡明的約束 2 由柔性的繩索、鏈條或膠帶等構(gòu)成的約束由柔性的繩索、鏈條或膠帶等構(gòu)成的約束 3 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束 1向心軸承向心軸承 2圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座 4 其他約束其他約束 1滾動(dòng)支座滾動(dòng)支座 2球鉸鏈球鉸鏈 3止推軸承止推軸承 小結(jié)續(xù))第一章第一章 靜力學(xué)公理及物體的受力分析靜力學(xué)公理及物體的受力分析1-3 物體的受力分析物體的受力分析選擇研討對象整體或部分選擇研討對象整體或部分

9、將選擇的研討對象從系統(tǒng)中分別出來，構(gòu)成沒將選擇的研討對象從系統(tǒng)中分別出來，構(gòu)成沒有約束的自在體研討對象，也叫脫離體。有約束的自在體研討對象，也叫脫離體。畫上自動(dòng)力畫上自動(dòng)力根據(jù)約束的性質(zhì)畫上相應(yīng)的約束反力。根據(jù)約束的性質(zhì)畫上相應(yīng)的約束反力。1-3 物體的受力分析物體的受力分析Step 1 選擇石碾作為研討對象選擇石碾作為研討對象Step 2 將石碾從系統(tǒng)中脫離出來將石碾從系統(tǒng)中脫離出來Step 3 畫自動(dòng)力畫自動(dòng)力Step 4 畫約束反力畫約束反力BAFAFBpFBAF畫出梁畫出梁AB的受力圖的受力圖1-3 物體的受力分析物體的受力分析Part D 物體的受力分析物體的受力分析 解解 Step

10、 1 選擇選擇AB作為研討對象作為研討對象Step 2 將將AB從系統(tǒng)中脫離出來從系統(tǒng)中脫離出來Step 3 畫自動(dòng)力畫自動(dòng)力Step 4 畫約束反力畫約束反力Part D 物體的受力分析物體的受力分析畫出梁畫出梁AB的受力圖的受力圖 實(shí)踐上固定鉸實(shí)踐上固定鉸A處的反力方向是可以確定的處的反力方向是可以確定的1-3 物體的受力分析物體的受力分析PqYAXANBqABCABCPqYAXANBPqYAXANBP q A BBADQPCDABCDQFDYAXAPFDFCFDFCFDYAXAPQFDFCFDYAXAPPQ D A見后續(xù)CDFDFCDCFDFCFDFCFDFCFDFCFDFC 畫出圖示構(gòu)

11、造整體和各個(gè)部件的受力分析圖畫出圖示構(gòu)造整體和各個(gè)部件的受力分析圖F畫出整體構(gòu)造的受力分析圖畫出整體構(gòu)造的受力分析圖 能夠?qū)嵺`的約束反能夠?qū)嵺`的約束反力方向和畫出來的力方向和畫出來的相反。在定量計(jì)算相反。在定量計(jì)算中，假設(shè)算出的反中，假設(shè)算出的反力值為負(fù)值，那么力值為負(fù)值，那么實(shí)踐的約束反力和實(shí)踐的約束反力和預(yù)先畫出的反力方預(yù)先畫出的反力方向相反。向相反。FF畫出部件畫出部件AC和和CB的受力分析圖的受力分析圖 留意留意: 部件受力圖上的反力方向應(yīng)和整體受部件受力圖上的反力方向應(yīng)和整體受力圖上同一位置的反力方向一致。力圖上同一位置的反力方向一致。作用力和反作用力作用力和反作用力FF仔細(xì)研討部件

12、仔細(xì)研討部件CBBC 桿是桿是 二力構(gòu)件二力構(gòu)件 我們可以經(jīng)過二力構(gòu)件的特點(diǎn)來判別構(gòu)件能否為二力構(gòu)件我們可以經(jīng)過二力構(gòu)件的特點(diǎn)來判別構(gòu)件能否為二力構(gòu)件1 1 構(gòu)件的兩端普通為鉸支構(gòu)件的兩端普通為鉸支. .2 2 在構(gòu)件上除了兩端鉸支以外，中間部分不受自動(dòng)力的作在構(gòu)件上除了兩端鉸支以外，中間部分不受自動(dòng)力的作用。用。FFFAFAF例題例題16 ： 圖示為不計(jì)自重的三鉸剛架，試分別畫出剛圖示為不計(jì)自重的三鉸剛架，試分別畫出剛架架AC、剛架、剛架CB及整體的受力圖。及整體的受力圖。CABPQCBACFBYAXAPQ見后續(xù)Q P C B AFCFCYAXAPQFBFCFCFBFCFCYAXAPQACC

13、BXCYCXCYCFBYAXAPQYBXB見后續(xù)FBXCYCXCYCYAXAXCYCXCYCYAXAFBFBQ P A C BFBXC1YC1CBACYAXAPQYBXB見后續(xù)FCFCXC1YC1FBXC1YC1YAXAFCFCXC1YC1XC1YC1YAXAFBFCFCCABPQYAXAFBYBXBFB 畫出圖示構(gòu)造的整體畫出圖示構(gòu)造的整體和各個(gè)部分的受力分和各個(gè)部分的受力分析圖析圖. .畫出整體的受力分析圖畫出整體的受力分析圖畫出畫出AB和和BC部分的受力分析圖部分的受力分析圖 如下圖，畫出整體構(gòu)造如下圖，畫出整體構(gòu)造及各個(gè)部分的受力分析及各個(gè)部分的受力分析圖，假設(shè)各桿的重力不圖，假設(shè)各桿的重力不計(jì)，并沒有摩擦。計(jì)，并沒有摩擦。q 為均為均布載荷布載荷 ,單位單位 N/m.畫出整體受力分析圖畫出整體受力分析圖畫出畫出 ADH的受力分析圖的受力分析圖 Part D 物體的受力分析物體的受力分析畫出畫出 CDE的受力分析圖的受力分析圖 畫出畫出HEB的受的受力分析圖力分析圖Part D 物體的受力分析物體的受力分析 不要少畫力，自動(dòng)力和約束力都要畫上不要少畫力，自動(dòng)力和約束力都要畫上 . 不要多畫力不要多畫力. 受力圖上不應(yīng)存在約束受力圖上不應(yīng)存在約束. 受力圖上只畫外力