工程力學(xué)課件第1章：靜力學(xué)基本概念與物體受力分析

§1-1靜力學(xué)基本概念一、剛體的概念二、平衡的概念在力的作用下不變形的物體。理想的力學(xué)模型。物體相對慣性參考系靜止或作勻速直線平移。

（相對性、暫時性）第一章靜力學(xué)基本概念與物體受力分析3.力的三要素力的作用點(diǎn)力的方向力的大小AF力的單位：國際單位制：牛頓(N)、千牛頓(kN） 工程制單位：公斤力（kgf)三、力和力系的概念2.力的作用效應(yīng)1.力物體間相互的機(jī)械作用。外效應(yīng)（運(yùn)動效應(yīng)）內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）平衡力系：使物體處于平衡的力系。力系：指作用在物體上的一群力。力系的分類：按力作用線的空間位置和相對位置分類如下：力系空間力系平面力系空間任意力系空間匯交力系空間平行力系平面任意力系平面匯交力系平面平行力系公理：人類經(jīng)過長期生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)得到的且被實(shí)踐反復(fù)驗(yàn)證的正確結(jié)論，是靜力學(xué)的理論基礎(chǔ)。公理1二力平衡公理作用于剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要且充分條件是：大小相等

|F1|=|F2|方向相反

F1=–F2

作用線共線作用于同一個物體上§1-2靜力學(xué)公理該公理是力系平衡的理論基礎(chǔ)注意：①對剛體來說，上面的條件是充要條件③二力體：只在兩個力作用下處于平衡的剛體叫二力體。②對變形體（或多體)來說，上面的條件只是必要條件二力桿二力桿

在已知力系上加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。該公理是力系簡化的理論基礎(chǔ)。推論1：力的可傳性原理作用于剛體上的力可沿其作用線滑移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變該力對剛體的作用效應(yīng)。對剛體來說，力的三要素變?yōu)椋捍笮?，方向，作用線公理2加減平衡力系公理滑移矢量

注意：力的可傳性局限于單個剛體，不能跨越剛體。否則會改變剛體的受力。公理3力的平行四邊形法則作用于物體上同一點(diǎn)的兩個力可合成一個合力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示。力三角形該公理是力的合成和分解的理論基礎(chǔ)力多邊形法則（首尾相連法則）多個力的合成靜力學(xué)剛體受三個力作用而處于平衡，若其中兩個力作用線匯交于一點(diǎn)，則另一個力的作用線必匯交于同一點(diǎn)，且三個力的作用線共面。推論2：三力平衡匯交定理公理4作用力和反作用力定律物體間的作用力與反作用力必等值、反向、共線、異體、且同時存在。公理5剛化原理變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 公理5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論來求解問題。約束力：約束施予被約束物體的力。自由體：位移不受限制的物體。非自由體：位移受限制的物體。約束：限制非自由體某些位移的條件或裝置?！?-3約束和約束力①大小常常是未知的；②方向總是與約束所限制的物體位移方向相反；③作用點(diǎn)在被約束物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束力的特點(diǎn)：G一、柔索2.約束力特點(diǎn)1.約束性質(zhì)約束只能承受拉力，不能承受壓力和抵抗彎曲。約束力F作用于柔索和物體的連接處，方向沿柔索背離被約束物體。二、光滑支承面約束力F沿接觸面公法線指向物體。1.約束性質(zhì)限制物體沿接觸面公法線指向約束方向的位移。2.約束力特點(diǎn)三、光滑圓柱鉸鏈1.約束性質(zhì)兩物體用光滑圓柱體相連，限制物體在與圓柱體軸線垂直的平面內(nèi)移動。2.約束力特點(diǎn)約束力F通過接觸點(diǎn)并沿接觸面法線方向。通常接觸點(diǎn)與被約束物體所受主動力有關(guān)，故約束力F方向不能確定。通常用通過鉸鏈中心的兩個互相垂直的分力Fx、Fy表示。約束力Fx、Fy可看成是銷釘與固定支座整體對物體的作用力，實(shí)際是銷釘對物體的作用力。·

固定鉸支座約束·

中間鉸約束銷釘可以看成與其中一個構(gòu)件構(gòu)成一個整體，也可以作為單個構(gòu)件、一個銷釘分別受力分析。當(dāng)銷釘連接兩個構(gòu)件且節(jié)點(diǎn)無其它力作用，被約束的兩個構(gòu)件受力關(guān)系等值反向、在一直線上（非作用力與反作用力關(guān)系），此時銷釘可以看成與其中一個構(gòu)件構(gòu)成一個整體進(jìn)行受力分析.當(dāng)銷釘連接兩個以上構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)有其它力作用，此時受力分析宜把構(gòu)件和銷釘分開。四、活動鉸鏈支座約束力F垂直于滾子支承面通過鉸鏈中心。1.約束性質(zhì)活動鉸鏈支座限制物體沿接觸面法線方向移動，不限制物體的轉(zhuǎn)動和沿接觸面切線方向移動。2.約束力特點(diǎn)五、光滑球形鉸鏈通過接觸點(diǎn)和球心指向物體，通常用互相垂直的分力Fx、Fy

、Fz表示。1.約束性質(zhì)限制物體在空間上任意移動，不限制繞此點(diǎn)任意轉(zhuǎn)動。2.約束力特點(diǎn)六、軸承2.約束力特點(diǎn)1.約束性質(zhì)·

向心軸承與光滑圓柱鉸鏈相同，被約束物體是軸。通常用通過軸中心的兩個互相垂直的分力Fx、Fy表示。2.約束力特點(diǎn)·

止推軸承1.約束性質(zhì)限制物體在垂直于軸線的平面內(nèi)徑向運(yùn)動，而且限制單方向的軸向運(yùn)動。通常用互相垂直的分力Fx、Fy

、Fz表示。七、二力構(gòu)件1.約束性質(zhì)2.約束力特點(diǎn)物體對二力構(gòu)件的作用力必沿通過兩作用點(diǎn)的連線。二力構(gòu)件對物體的約束力沿兩作用點(diǎn)的連線。主動力：如重力,風(fēng)力,氣體壓力等，一般是已知的。被動力：即約束力，一般是未知的。

一、受力分析：分析研究對象所受的外力。外力二.受力圖畫受力圖的步驟：1.取分離體：根據(jù)問題的需要，選定其中的某個構(gòu)件或某幾個構(gòu)件的組合體作為研究對象，把它從整體中分離出來，并畫出其簡圖。2.畫上已知的主動力；3.逐個解除約束，代之相應(yīng)的約束力；4.檢查?！?-4受力圖例：重P的勻質(zhì)圓輪在邊緣A點(diǎn)用繩系住，繩AB通過輪心C，圓輪邊緣D點(diǎn)靠在光滑的固定曲面上，試畫出圓輪的受力圖。例：重為P的均質(zhì)圓柱夾在重為W的光滑均質(zhì)板AB與光滑的鉛垂墻之間，均質(zhì)板在A端用固定鉸鏈支座固定在鉛垂墻上，在B端以水平繩索BE系在墻上。試畫出圓柱C與板AB組成的剛體系整體的受力圖及圓柱C與板AB的受力圖。例：桿AC和桿BC在C點(diǎn)用光滑鉸鏈連接，DE間系有繩索，A處為固定鉸鏈支座，B端擱在光滑水平面上，在桿AC的中點(diǎn)作用集中力FH。不計(jì)桿重，試分別畫出桿AC和BC整體，桿AC和桿BC的受力圖。例.在如圖所示提升系統(tǒng)中，各構(gòu)件自重不計(jì)，試分別畫出BC桿、D輪、AB桿連同D輪的受力圖。例試畫出圖示結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的受力圖，不計(jì)構(gòu)件自重。例如圖所示，重為W的三個相同圓柱體壘在一起，試分別畫出三個圓柱體的受力圖。受力分析總結(jié)：⑴明確研究對象，將研究對象從系統(tǒng)