第一章 静力学基本概念与公理PPT讲稿.ppt

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1、第一章 静力学基本概念与公理2022/10/121第1页，共39页，编辑于2022年，星期一实例实例12022/10/122第2页，共39页，编辑于2022年，星期一实例实例22022/10/123第3页，共39页，编辑于2022年，星期一实例实例32022/10/124第4页，共39页，编辑于2022年，星期一静力学任务静力学任务n研究对象-刚体 研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各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种力系的平衡条件等 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

2、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 2022/10/125第5页，共39页，编辑于2022年，星期一第一章第一章 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2022/10/126第6页，共39页，编辑于2022年，星期一1 1，基本概

3、念，基本概念 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-物体间相互的机械作用。力的效应-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。2022/10/127第7页，共39页，编辑于2022年，星期一2 2，静力学公理，静力学公理n公理一（二力平衡公理）n作用于刚体上的两个力，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2022/10/128第8页，共39页，

4、编辑于2022年，星期一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。2022/10/129第9页，共39页，编辑于2022年，星期一n公理二（加减平衡力系公理）n可以在作用于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2022/10/1210第10页，共39页，编辑于2022年，星期一n推论（力在刚体上的可传性）作用于刚体上的力，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

5、F1 1A AB B2022/10/1211第11页，共39页，编辑于2022年，星期一此推论只适用于刚体作用于刚体上的力的三要素：大小、方向和作用线位置2022/10/1212第12页，共39页，编辑于2022年，星期一n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 R2022/10/1213第13页，共39页，编辑于2022年，星期一亦可用力三角形求得合力矢亦可用力三角形求得合力矢2022/1

6、0/1214第14页，共39页，编辑于2022年，星期一n推论（三力汇交定理）n当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，且也通过这个点。2022/10/1215第15页，共39页，编辑于2022年，星期一公理四(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(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。2022/10/1216第16页，共39页，编辑于2022年，星期一刚化原理图刚化原理图反之不一定成立反之

7、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）2022/10/1217第17页，共39页，编辑于2022年，星期一3 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。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

8、它力统称主动力2022/10/1218第18页，共39页，编辑于2022年，星期一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2022/10/1219第19页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1220第20页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1221第21页，共39页，编辑于2022年，星期一202

9、2/10/1222第22页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1223第23页，共39页，编辑于2022年，星期一n2）由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束 这类约束都只能承受拉力。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。2022/10/1224第24页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1225第25页，共39页，编辑于2022年，星期一n3）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。2022/10/1226第26页，共

10、39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1227第27页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1228第28页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1229第29页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1230第30页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1231第31页，共39页，编辑于2022年，星期一2022/10/1232第32页，共39页，编辑于2022年，星期一n4）球铰链2022/10/1233第33页，共39页，编辑于2022年，星期一5 5）止推轴承止推轴承约束特点：约束特点：止推轴承比径向轴承多一个轴向的止推轴

11、承比径向轴承多一个轴向的位移限制位移限制约束力：约束力：比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交分力分力 2022/10/1234第34页，共39页，编辑于2022年，星期一n6）其他约束n圆锥滚子轴承2022/10/1235第35页，共39页，编辑于2022年，星期一n铁轨2022/10/1236第36页，共39页，编辑于2022年，星期一n万向接头2022/10/1237第37页，共39页，编辑于2022年，星期一导轨2022/10/1238第38页，共39页，编辑于2022年，星期一4 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。2022/10/1239第39页，共39页，编辑于2022年，星期一