第02章 靜力學(xué)基本概念和受力分析課件

靜力學(xué)的基本概念和受力分析靜力學(xué)：研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）、建立各種力系的平衡條件的科學(xué)．1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個(gè)力的作用位置和方向，并畫(huà)出物體的受力圖．2、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）：用一個(gè)簡(jiǎn)單力系等效代替一個(gè)復(fù)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(yīng)用這些條件解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題．§2-1靜力學(xué)的基本概念1第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析

力：物體間相互的機(jī)械作用，作用效果使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變．

力系：一群力.

平衡：物體相對(duì)慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)．幾個(gè)基本概念

剛體：在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)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(diǎn)平面匯交（共點(diǎn)）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(diǎn)）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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)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(xué)公理3第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析思考：

試區(qū)別和兩個(gè)等式代表的意義。4第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(jiǎn)單力系的平衡條件

作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個(gè)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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(dòng)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?cè)ο祵?duì)剛體的作用。

作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。6第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)。7第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(shí)存在，同時(shí)消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個(gè)物體上．

在畫(huà)物體受力圖時(shí)要注意此公理的應(yīng)用．8第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析約束：對(duì)非自由體的位移起限制作用的物體。約束力：約束對(duì)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(diǎn)——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(jī)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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析工程中常見(jiàn)的約束1、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束）11第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析

光滑支承接觸對(duì)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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體．膠帶對(duì)輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力．14第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(diǎn)：軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、軸承孔為約束．

約束力：當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析

當(dāng)外界載荷不同時(shí)，接觸點(diǎn)會(huì)變，則約束力的大小與方向均有改變．可用二個(gè)通過(guò)軸心的正交分力表示．16第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析（2）光滑圓柱鉸鏈

約束特點(diǎn)：由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀．17第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(wèn)題，與軸承一樣，可用兩個(gè)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(dāng)要分析時(shí)，必須把銷釘單獨(dú)取出．18第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析（3）固定鉸鏈支座約束特點(diǎn)：由上面構(gòu)件1或2之一與地面或機(jī)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(wèn)題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈．19第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析4、其它類型約束

（1）滾動(dòng)支座

約束特點(diǎn)：

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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析(2)球鉸鏈

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

約束力：當(dāng)忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束問(wèn)題．約束力通過(guò)接觸點(diǎn),并指向球心,是一個(gè)不能預(yù)先確定的空間力.可用三個(gè)正交分力表示．

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

止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸向的位移限制．約束力：比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束力，亦有三個(gè)正交分力．22第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(yīng)畫(huà)出所有力，主動(dòng)力和約束力（被動(dòng)力）畫(huà)受力圖步驟：3、按約束性質(zhì)畫(huà)出所有約束（被動(dòng)）力1、取所要研究物體為研究對(duì)象（分離體），畫(huà)出其簡(jiǎn)圖2、畫(huà)出所有主動(dòng)力受力分析：確定物體受到幾個(gè)力作用，每個(gè)力的作用位置和作用方向，這個(gè)分析過(guò)程稱為物體的受力分析。受力圖：表示物體受力的簡(jiǎn)明圖形。已知力未知力23第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38

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

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

例3解：取桿，其為二力構(gòu)件，簡(jiǎn)稱二力桿，其受力圖如圖(b)水平均質(zhì)梁重為，電動(dòng)機(jī)重為，不計(jì)桿的自重，畫(huà)出桿和梁的受力圖。26第02章靜力學(xué)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(huà)，梁的受力圖又如何改動(dòng)?

桿的受力圖能否畫(huà)為圖（d）所示？27第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38

例4不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫(huà)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(xué)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(xué)基本概念和受力分析-38

例4考慮到左拱三個(gè)力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫(huà)出左拱的受力圖，如圖（e）所示此時(shí)整體受力圖如圖（f）所示30第02章靜力學(xué)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(huà)出各受力圖？如圖（g）（h）（i）31第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38

例5不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上，畫(huà)出梯子、梯子左右兩部分與整個(gè)系統(tǒng)受力圖．解：繩子受力圖如圖（b）所示32第02章靜力學(xué)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(xué)基本概念和受力分析-38

例5整體受力圖如圖（e）所示提問(wèn)：左右兩部分梯子在

處，繩子對(duì)左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒(méi)有畫(huà)出？34第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(shí)與構(gòu)件的形狀有無(wú)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(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)的基本概念和受力分析36第02章靜力學(xué)基本概念和受力分析-38靜力學(xué)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(xué)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、