第一章静力学基本概念与公理精选文档.ppt

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1、第一章静力学基本概念与公理2022/10/41本讲稿第一页，共三十八页实例实例12022/10/42本讲稿第二页，共三十八页实例实例22022/10/43本讲稿第三页，共三十八页实例实例32022/10/44本讲稿第四页，共三十八页静力学任务静力学任务n研究对象研究对象-刚体刚体 研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件等系的平衡条件等 1 1、物体的受力分析物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物

2、体的受力图图 2 2、力系的等效替换（或简化）力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一：用一个简单力系等效代替一个复杂力系个复杂力系 3 3、建立各种力系的平衡条件建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题并应用这些条件解决静力学实际问题2022/10/45本讲稿第五页，共三十八页第一章第一章 静力学基本概念和物体静力学基本概念和物体的受力分析的受力分析2022/10/46本讲稿第六页，共三十八页1 1，基本概念，基本概念 刚体刚体在任何情况下都不发生变形的物体。它是一种理想化的力学模型。力力-物体间相互的机械作用。力的

3、效应-内效应（变形效应）外效应（运动效应）。力的三要素:大小，方向，作用点位置。力的分类；分布力，集中力。力的表示；矢量。力系；等效力系；平衡力系；合力；力系的合成与分解等。2022/10/47本讲稿第七页，共三十八页2 2，静力学公理，静力学公理n公理一公理一（二力平衡公理）n作用于刚体刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分必要条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。n只适用刚体只适用刚体使刚体平衡的充分必要条件使刚体平衡的充分必要条件2022/10/48本讲稿第八页，共三十八页n二力构件：二力构件：n仅受两力作用而保持平衡的构件。仅受两力作用而保持平衡的构件。n两力的作用线必沿

4、两力作用点的连线。两力的作用线必沿两力作用点的连线。2022/10/49本讲稿第九页，共三十八页n公理二公理二（加减平衡力系公理）n可以在作用于刚体刚体的任何一个力系上加上或去掉任意个平衡力系，而不改变原力系对刚体的作用。n只适用于刚体只适用于刚体2022/10/410本讲稿第十页，共三十八页n推论推论（力在刚体上的可传性）力在刚体上的可传性）作用于刚体刚体上的力，其作用点可以沿着它的作用线移动到刚体内的任意一点，而不改变该力对刚体的作用。F FA A=F FA AB B=F F1 1A AB B2022/10/411本讲稿第十一页，共三十八页作用于刚体上的力的三要素：大小、方向和作用线位置。

5、2022/10/412本讲稿第十二页，共三十八页n公理三公理三（力的平行四边形定律）n作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。矢量表达式：矢量表达式：R=FR=F1 1+F+F2 2A AF F2 2F F1 1R R2022/10/413本讲稿第十三页，共三十八页亦可用力三角形求得合力矢亦可用力三角形求得合力矢2022/10/414本讲稿第十四页，共三十八页n推论（三力汇交定理）推论（三力汇交定理）n当刚体刚体在三个力作用下平衡时，若其中两力的作用线汇交于某点，则第三力的作用线必定在同一平面内，且也通过这个

6、点。2022/10/415本讲稿第十五页，共三十八页公理四公理四(作用和反作用公理)任何两个物体间的相互作用力，总是大小相等，方向相反，沿同一直线，并同时分别作用于这两个物体上。公理五公理五(刚化公理)设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响。2022/10/416本讲稿第十六页，共三十八页刚化原理图刚化原理图反之不一定成立反之不一定成立刚体（受压平衡）刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）柔性体（受压不能平衡）2022/10/417本讲稿第十七页，共三十八页3 3，约束与约束反力，约束与约束反力n自由体：能在空中作任意方向运动的物体。

7、n非自由体：受到周围物体的阻碍与限制，而不能作任意方向运动的物体。n约束：对非自由体的某些运动起限制作用的周围物体。n约束反力：约束给与非自由体的力。约约束束力力大小大小待定待定方向方向与该约束所能阻碍的非自由体的位移方向相反与该约束所能阻碍的非自由体的位移方向相反作用点作用点非自由体上与约束的接触处非自由体上与约束的接触处约束力以外的其它力统称主动力约束力以外的其它力统称主动力2022/10/418本讲稿第十八页，共三十八页n常见的约束类型：n1）光滑支承面所构成的约束 这类约束的这类约束的约束反力，作约束反力，作用在接触点处，用在接触点处，方向沿接触表方向沿接触表面的公法线，面的公法线，并

8、指向被约束并指向被约束的物体。的物体。约束力方向与该约束所能阻碍的非自由体的位移方向相反约束力方向与该约束所能阻碍的非自由体的位移方向相反2022/10/419本讲稿第十九页，共三十八页2022/10/420本讲稿第二十页，共三十八页2022/10/421本讲稿第二十一页，共三十八页2022/10/422本讲稿第二十二页，共三十八页2022/10/423本讲稿第二十三页，共三十八页n2）由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束 绳索对物体的约束反力，作用在接触点处，方向沿着绳索背离物体，都是拉力。2022/10/424本讲稿第二十四页，共三十八页2022/10/425本讲稿第二十五页，共三十八页n

9、3）光滑圆柱铰链所构成的约束（固定铰链支座，活动铰链支座等）n当主动力未确定时，约束力的方向预先不能确定。无论约束力朝向何方，它的作用线必沿接触点的公法线，并通过轴心。2022/10/426本讲稿第二十六页，共三十八页2022/10/427本讲稿第二十七页，共三十八页2022/10/428本讲稿第二十八页，共三十八页2022/10/429本讲稿第二十九页，共三十八页2022/10/430本讲稿第三十页，共三十八页2022/10/431本讲稿第三十一页，共三十八页滚动轴承滚动轴承：向心轴承向心轴承（径向轴承）（径向轴承）2022/10/432本讲稿第三十二页，共三十八页向心推力轴承（径向止推轴承

10、）向心推力轴承（径向止推轴承）2022/10/433本讲稿第三十三页，共三十八页n4）球铰链2022/10/434本讲稿第三十四页，共三十八页n铁轨n5）其他约束2022/10/435本讲稿第三十五页，共三十八页n万向接头2022/10/436本讲稿第三十六页，共三十八页导轨2022/10/437本讲稿第三十七页，共三十八页4 4，受力分析与受力图，受力分析与受力图n1 1）先画二力构件；）先画二力构件；n2 2）约束力要与所解除的约束性质相符；）约束力要与所解除的约束性质相符；n3 3）物体间的约束反力要满足作用力与反作用）物体间的约束反力要满足作用力与反作用 力力定律；定律；n4 4）只画外力，不画内力；）只画外力，不画内力；n5 5）不要乱移力的作用点位置。）不要乱移力的作用点位置。2022/10/438本讲稿第三十八页，共三十八页