靜力學(xué)學(xué)習(xí)受力分析

1、靜力學(xué)學(xué)習(xí)受力分析第1頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四 研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)指物體在空間的位置隨時(shí)間的改變， 是人們生活和生產(chǎn)實(shí)踐中最常見的一種運(yùn)動(dòng)。1.理論力學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容機(jī)械運(yùn)動(dòng)發(fā)熱發(fā)光電磁場(chǎng)化合和分解人類思維活動(dòng)化學(xué)變化物理現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)的形式第2頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四理論力學(xué)所研究的機(jī)械運(yùn)動(dòng)是速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng);以伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律為基礎(chǔ)，屬于古典力學(xué);這種機(jī)械運(yùn)動(dòng)是日常生活和實(shí)際工程中經(jīng)常遇到的;理論力學(xué)研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)的最一般、最普遍的規(guī)律，是各門力學(xué)分支的基礎(chǔ)。第3頁(yè)，共77頁(yè)，2

2、022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四2. 理論力學(xué)的研究?jī)?nèi)容和目的三部分：靜力學(xué)研究物體在力系作用下平衡的規(guī)律。運(yùn)動(dòng)學(xué) 從幾何角度研究物體運(yùn)動(dòng)（軌跡、速度、加速度），不研究物體運(yùn)動(dòng)的原因。動(dòng)力學(xué) 研究受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。第4頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四3.理論力學(xué)的研究方法通過觀察生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)獲得力學(xué)的最基本規(guī)律在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立力學(xué)模型，形成概念，在基本規(guī)律的基礎(chǔ)上建立理論體系；將理論用于實(shí)踐，驗(yàn)證理論的正確性并推動(dòng)理論的發(fā)展。第5頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四靜力學(xué)靜力學(xué): 研究物體在力系作

3、用下的平衡規(guī)律。（研究受力物體平衡時(shí)作用力所應(yīng)滿足的條件、受力分析、力系簡(jiǎn)化）* 平衡:指物體相對(duì)慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。* 力系:指作用在物體上的一群力。第6頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四 將作用在物體上的一個(gè)力系用另一個(gè)力系代替，而不改變?cè)ο祵?duì)物體的作用效果，則稱此兩力系等效或互為等效力系。在靜力學(xué)中，將研究以下三個(gè)問題：1. 物體的受力分析。2. 力系的等效與簡(jiǎn)化。3. 力系的平衡條件及其應(yīng)用。 用一個(gè)簡(jiǎn)單力系等效地替換一個(gè)復(fù)雜力系對(duì)物體的作用，稱為力系的簡(jiǎn)化。第7頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四1-2 力和剛體的概念1

4、. 力的概念力是物體間相互的機(jī)械作用。* 力的外效應(yīng)或運(yùn)動(dòng)效應(yīng)* 力的內(nèi)效應(yīng)或變形效應(yīng)第8頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四* 力對(duì)物體的作用效果決定于力的三要素： 大小、方向和作用點(diǎn)。2. 剛體* 剛體是實(shí)際物體被抽象化的理想的力學(xué)模型。 在力的作用下不變形的物體.（其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變）第9頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四第2章 靜力學(xué)公理與物體受力分析 2-1 靜力學(xué)公理 2-2 約束和約束力*2-3 受力分析和受力圖第10頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四2-1 靜力學(xué)公理公理1 力的平形四邊形法

5、則公理2 二力平衡條件公理3 加減平衡力系原理公理4 作用與反作用定律公理5 剛化公理第11頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四公理1 力的平行四邊形法則（parallelogram law) 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力,可合成一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)仍在該點(diǎn)，其大小和方向由以此兩力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定。AF1F2FR矢量表達(dá)式：FR= F1+F2AF1F2FRAF1F2FR力三角形法該法則既是力的合成法則，也是力的分解法則。第12頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四公理2 二力平衡公理 作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要和充分條件是：

6、兩個(gè)力的大小相等，方向相反，作用線沿同一直線。只在兩力作用下平衡的剛體稱為二力構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)件為直桿時(shí)稱為二力桿。第13頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四公理3 加減平衡力系公理 在已知力系上加上或減去一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。導(dǎo)出下列推理：推理1 力的可傳性=F1 = F2 = FFABFABF2F1F1AB第14頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四剛 體推理1 力的可傳性 作用在剛體上某點(diǎn)的力,可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意點(diǎn),并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用.FFFFFFF 變 形 體F第15頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)

7、49分，星期四推理2 三力平衡匯交定理 作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力,若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn),則此三力必共面且匯交于一點(diǎn)。F1FF2A=F1F2F3A3AA2A1F3第16頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四公理4 作用與反作用定律(principle of action and reaction) 作用與反作用力是兩物體間的相互作用力。這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用線沿同一直線。 表明作用力與反作用力成對(duì)出現(xiàn)，并分別作用在兩個(gè)不同的物體上。第17頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四公理5 剛化公理 變形體在某一力系作用下處于平衡時(shí)，如將其

8、“剛化”為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。剛體平衡是變形體平衡的必要條件而非充分條件第18頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四 受力模型 實(shí)際載荷的簡(jiǎn)化 第19頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四集 中 力F1F2汽車通過輪胎作用在橋面上的力第20頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四分 布 力橋面板作用在鋼梁的力第21頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四2-2 約束和約束力自由體在空間的位移不受任何限制的物體。非自由體位移受到限制的物體。約束對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的 周圍物體。約束力約束物體作用于被約束物

9、體上的力. 約束力的方向總是和所限制的位移方向相反，由此可確定約束力的方向和作用線位置。 約束力的大小是未知的，在靜力學(xué)中,可用平衡條件由主動(dòng)力求出。第22頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四 工程中常見的約束類型及其約束力第23頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四一、柔索約束 繩索對(duì)物體的約束反力,作用在接觸點(diǎn),方向沿著繩索背離被約束物體。第24頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四柔 性 約 束第25頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四二、光滑面約束 光滑支承面對(duì)物體的約束反力,作用在接觸點(diǎn)處,方向沿接觸

10、表面的公法線, 指向被約束物體。FFF第26頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四FRFR第27頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四重力為FP 的AB桿放置在剛性槽內(nèi)。所有接觸處均為光滑接觸。試畫出AB桿的受力圖。第28頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四鉸鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 將具有同徑圓孔的兩構(gòu)件用圓柱形銷釘連接在一起力學(xué)簡(jiǎn)圖中間鉸鏈三、光滑圓柱鉸鏈約束(中間鉸、固定鉸支座)第29頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四第30頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四銷 釘銷釘(鉸鏈)第31頁(yè)，共77

11、頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四鉸鉸恐龍骨骼的鉸鏈連接第32頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四固定鉸支座FAyFAx第33頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四滑槽與銷釘F第34頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四四、滾動(dòng)支座約束第35頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四四、滾動(dòng)支座約束第36頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四第37頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四固定鉸鏈支座活動(dòng)鉸鏈支座第38頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分

12、，星期四兩端用鉸鏈連接；構(gòu)件（桿）上沒有其它力。二力構(gòu)件(桿)：第39頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四FAFBACBABCABABFAFBAB桿受力圖正確嗎?ABFAFB第40頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四FRyFRx（向心軸承、徑向軸承）五、滾珠軸承第41頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四六、球 鉸約束力特點(diǎn)第42頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四球股骨盆骨球窩盆骨與股骨之間的球鉸連接第43頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四七、止推軸承第44頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，

13、5月20日，14點(diǎn)49分，星期四彈 性 約 束第45頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四2-3 受力分析受力圖一、受力分析的基本步驟確定研究對(duì)象取隔離體畫出主動(dòng)載荷二、受力分析中的特別要求二力構(gòu)件必須找出作用力和反作用力的規(guī)則要遵循依次根據(jù)約束的性質(zhì)畫出約束反力第46頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四受 力 分 析 示 例 (1)第47頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四W 取 隔 離 體第48頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四FRAFRBABW畫 受 力 圖第49頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，

14、14點(diǎn)49分，星期四受 力 分 析 示 例 (2)ABF2F1F3確定A、B二處的約束力第50頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四ABF2F1F3ABF2F1F3FAyFAxFRB取 隔 離 體畫 受 力 圖第51頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四ECABFDBCFBFC1. 桿BC所受的力。2. 桿AB所受的力。BDAFFAxFAyFBBADFFAHFB受 力 分 析 示 例 (3)等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點(diǎn)A，B，C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點(diǎn)D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖所示。不計(jì)各桿自重，試畫出AB和BC的受力圖第52頁(yè)

15、，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四受 力 分 析 示 例 (4)第53頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四分析AB桿的受力(不考慮桿自重):受 力 分 析 示 例 (5)第54頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四二力構(gòu)件與三力匯交受 力 分 析 示 例 (6)第55頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四 試畫出結(jié)構(gòu)中的主要構(gòu)件的受力圖受 力 分 析 示 例 (7)第56頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四BCFBFC圖（b）,（c）受力圖正確嗎?BDAFDFAFEFBF 思考題E(a)(

16、b)(c)ECABFD柔繩受 力 分 析 示 例 (8)第57頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四BCFByFCBDAFDFAxFAyFBxEFFEFBy FBx 解答ECABFD柔繩第58頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四BACADCFFCFBFFAB柔繩圖（b）受力圖正確嗎? 思考題(a)(b)ACFFCFBFAB(c)第59頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四第60頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四畫出AC、CB及整體受力圖受 力 分 析 示 例 (11)第61頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日

17、，14點(diǎn)49分，星期四三鉸拱受力分析受 力 分 析 示 例 (12) 當(dāng)銷釘與兩個(gè)物體連接并且不要求畫銷釘受力時(shí)，可將銷釘歸屬在某一物體上。第62頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四第63頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四第64頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四畫AC、BC及整體的受力圖第65頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四ABCABFPFBAFByFBxBCF/CyF/CxBCF/CyF/CxF/BxF/ByF/Bx1F/By1FABFBAFPFBx1FBy1FBxFByFBAF/Bx1F/By1

18、F/BA銷釘與三個(gè)以上物體連接時(shí),由于銷釘與每個(gè)連接物體之間都有作用與反作用關(guān)系,應(yīng)根據(jù)需要可將銷釘?shù)氖芰为?dú)畫出來或?qū)⑺鼩w屬在某個(gè)物體上。受 力 分 析 示 例 (13)第66頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四如圖所示，重物重G = 20kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計(jì)并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。ABDCG受 力 分 析 示 例 (14)第67頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四1.桿AB的受力圖。ABFABFCBBC2

19、.桿BC 的受力圖。ABDCGD 3. 滑輪B ( 不帶銷釘）的受力圖。FBxF2F1FByBFBCFBAF2F1 4. 滑輪B ( 帶銷釘）的受力圖。第68頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四畫出各桿、銷釘A及整體受力圖受 力 分 析 示 例 (15)ADCBFFFCyFCxF/CyF/Cx第69頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四受 力 分 析 示 例 (16)各構(gòu)件及銷釘A的受力圖FACyFACxFDxFDyF/ACyF/ACx第70頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四各部分及銷釘B的受力圖AKEDCBDBFBDFDBACBFAFCyFCxFBx1FBy1FBx2FBy2FKFKF/DBF/KKEDCF/CyF/CxF/By1F/Bx1F/BDF/Bx2F/By2F/BFBF/受 力 分 析 示 例 (17)第71頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)49分，星期四各桿及銷釘A的受力圖受 力 分 析