剛體靜力學(xué)精品課件

1、剛體靜力學(xué)第1頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一靜力學(xué)是研究物體在力系作用下的平衡條件的科學(xué)。剛體是一種理想的力學(xué)模型。一個物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。剛體在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體。 或者在力的作用下，任意兩點(diǎn)間的距離保持不變的物體。平衡平衡：是指物體相對于慣性參考系保持靜止或勻速直線運(yùn)動。1、平衡的概念第2頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一1.力的定義 力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變。確定力的必要因素3. 力的三要素大小 方向作用點(diǎn)2. 力的效應(yīng)外

2、效應(yīng)（運(yùn)動效應(yīng)）改變物體運(yùn)動狀態(tài)的效應(yīng)。內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）引起物體變形的效應(yīng)。力2、力的概念第3頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一 大小相等、方向相反且不共線的一對平行力。 力偶臂兩力作用線間的垂直距離。 平面力偶矩代數(shù)量，絕對值大小=力的大小x力偶臂。 符號：使剛體逆時針轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動為正。3、力的基本計算 力對物體的運(yùn)動效應(yīng)：移動和轉(zhuǎn)動 移動力的投影計算【一次（直接）投影法、二次（間接）投影法】 轉(zhuǎn)動力矩計算4、力偶的概念第4頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一力系：是指作用于物體上的一群力。力系的分類按其作用線所在空間的位置平面力系空間力系按其作用

3、線之間相互關(guān)系任意力系平行力系力偶系匯交力系5、力系的概念等效力系：兩個力系分別作用于同一物體上產(chǎn)生相同效應(yīng)。平衡力系：使物體處于平衡狀態(tài)的力系第5頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一（1）物體的受力分析；（2）力系的簡化，即用一個簡單的力系等效替換一個 復(fù)雜的力系。（3）建立各種力系的平衡條件。6、剛體靜力學(xué)研究的基本問題主要研究三類問題建立力系的平衡條件是剛體靜力學(xué)的主要內(nèi)容。剛體靜力學(xué)是工程力學(xué)的基礎(chǔ)部分。第6頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一7 第二節(jié) 剛體靜力學(xué)公理公理一 力的平行四邊形法則即，合力為兩分力的矢量和。AF1FRF2矢量表達(dá)

4、式：FR= F1+F2 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個力可以合成為作用于該點(diǎn)的一個合力，它的大小和方向由以這兩個力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。表明了最簡單力系的簡化規(guī)律，是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。第7頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一8公理二 二力平衡公理 作用在同一剛體上兩個力，使剛體平衡充要條件是：兩個力的大小相等、方向相反，并且在同一直線上。最簡單力系的平衡條件。二力體（二力構(gòu)件）？二力桿？公理三 加減平衡力系公理 在作用于剛體的任意力系上，加上或減去任意平衡力系，不改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。第8頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一9 作用

5、于剛體上某點(diǎn)的力可沿其作用線移動到剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變該力對剛體的作用效應(yīng)。=F1 = F2 = FFABFABF2F1F1AB 推論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。第9頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一10 若剛體在三個力作用下平衡，其中兩力的作用線匯交于一點(diǎn)，則第三個力的作用線必過此匯交點(diǎn)，且三力共面。F1FF2A=證明：F1F2F3A3AA2A1推論2 三力平衡匯交定理F3A3第10頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一11 公理四 作用和反作用力定律 兩物體間相互作用的力總是大小相等、方向相反、

6、沿同一直線，同時分別作用在這兩個物體上。在畫物體受力圖時要注意此公理的應(yīng)用。與二力平衡公理的區(qū)別？第11頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一自由體可以自由運(yùn)動，位移不受任何限制非自由體位移受到限制，某些方向不能發(fā)生運(yùn)動約束對非自由體的某些位移起約束作用的周圍物體約束反力（反力）：方向與約束所能阻礙的物體的運(yùn)動趨勢 方向相反 確定反力的方向和作用線約束反力由主動力引起，隨主動力的改變而改變，屬被動力 第三節(jié) 約束和約束反力第12頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一平面約束：（1）柔索約束（不計自重的繩索、膠帶、鏈條等） （2）光滑接觸表面（線、點(diǎn)）約束

7、 （3）光滑圓柱形鉸鏈約束 （4）滾動鉸支座約束 （5）鏈桿約束（沿連桿中心線指向或背離物體） （6）固定（嵌入）端約束 （7）定向約束（雙鏈桿約束）空間約束：（1）空間球鉸約束 （2）空間柱狀鉸約束和蝶狀鉸約束 （3）空間固定端約束 （4）滑動軸承約束和止推軸承 第13頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一纜 索FR柔 索 約 束沿柔索中心線背離被約束物體，表現(xiàn)為拉力 返回第14頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一FR光 滑 面 約 束作用在接觸點(diǎn)處，沿該點(diǎn)接觸面的公法線指向被約束體第15頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一用鉸

8、鏈連接的桿FR第16頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一銷 釘銷釘(鉸鏈)FRyFRx第17頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一輥 軸FR(實際約束中FR方向也可以向下)第18頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一 固 定 鉸 支 座約束反力作用在與銷釘軸線垂直的平面內(nèi)，并通過銷釘中心銷釘與孔壁間的接觸面不定，所以反力的方向待定AFAyFAx第19頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一滾珠(柱)軸承 FRyFRx第20頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一滑 動 軸 承第21頁，共33頁，2

9、022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一止 推 軸 承第22頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一球 鉸FRyFRxFRz限制球心不能有任何移動，但是物體可以繞球心任意轉(zhuǎn)動約束反力必通過球心，方向待定第23頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一活頁鉸(蝶形鉸)約束固定端(插入端)約束第24頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一彈 性 約 束第25頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一 物體的受力分析及受力圖1.受力分析：就是定性分析研究對象可能受到的全部主動力和約束反力。2.受力分析的方法：是解除研究對象的約束，

10、畫出研究對象的受力圖。3.受力圖：在研究對象（分離體）上畫出其所受的全部主動力和約束反力。4.畫約束反力的有關(guān)注意事項：（1）根據(jù)約束的性質(zhì)來畫（2）根據(jù)力的有關(guān)性質(zhì)來畫 作用力與反作用力力偶的性質(zhì)三力平衡匯交定理第26頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一受 力 分 析 示 例 (1)WFRBFRA畫受力圖步驟：1.取 隔 離 體2.畫主動力3.畫約束反力第27頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一受 力 分 析 示 例 (2)畫受力圖步驟：1.取 隔 離 體2.畫主動力3.畫約束反力計算簡圖第28頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一受 力 分 析 示 例 (3)1.取 隔 離 體3.畫約束反力2.畫主動力畫受力圖步驟：第29頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一受 力 分 析 示 例 (4) 2.比較AB 桿與BC 桿的受力1.畫出圓盤的受力圖第30頁，共33頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)16分，星期一圓盤的受力圖取 隔 離 體AB 桿的