第一静力学公理和物体的受力分析.pptx

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1、会计学1第一第一 静力学公理和物体静力学公理和物体(wt)的受力分析的受力分析第一页，共46页。研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种(zhn)力系的平衡条件的科学静力学第1页/共45页第二页，共46页。只从几何的角度来研究物体的运动（如轨迹、速度(sd)、加速度(sd)等），而不研究引起物体运动的物理原因。运动学第2页/共45页第三页，共46页。研究(ynji)受力物体的运动和作用力之间的关系。动力学第3页/共45页第四页，共46页。静力学引言(ynyn)第4页/共45页第五页，共46页。静力学：研究物体的受力分析、力系的等效替换(t hun)（或简化）、建立各种力系的平衡条

2、件的科学 1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置(wi zhi)和方向，并画出物体的受力图 2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替(dit)一个复杂力系 3、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 第5页/共45页第六页，共46页。力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生(fshng)改变 力系：一群(y qn)力.平衡：物体相对惯性(gunxng)参考系（如地面）静止或作匀速直线运动几个基本概念 刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距离始终保持不变的物体.力的三要素：大小、方向、作用点平

3、面汇交（共点）力系平面平行力系平面力偶系平面任意力系空间汇交（共点）力系空间平行力系空间力偶系空间任意力系力是矢量第6页/共45页第七页，共46页。第一章 静力学公理(gngl)和物体的受力分析第7页/共45页第八页，共46页。1-1 静力学公理(gngl)公理(gngl)1 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以(ky)合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。合力(合力的大小与方向)(矢量和)亦可用力三角形求得合力矢第8页/共45页第九页，共46页。公理(gngl)2 二力平衡条件 使刚体平衡(pnghng)的充分必要

4、条件最简单(jindn)力系的平衡条件 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。第9页/共45页第十页，共46页。公理3 加减(ji jin)平衡力系原理推理(tul)1 力的可传性 作用(zuyng)在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用(zuyng)线 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。第10页/共45页第十一页，共46页。推理(tul)2 三力平衡汇交定理 作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中

5、两个(lin)力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。第11页/共45页第十二页，共46页。公理4 作用(zuyng)和反作用(zuyng)定律 作用力和反作用力总是同时存在(cnzi)，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上 在画物体受力图时要注意此公理(gngl)的应用第12页/共45页第十三页，共46页。公理(gngl)5 刚化原理柔性体（受拉力(ll)平衡）刚化为刚体(gngt)（仍平衡）反之不一定成立刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变.第13页/共45页第

6、十四页，共46页。约束：对非自由体的位移起限制(xinzh)作用的物体.约束(yush)力：约束(yush)对非自由体的作用力约束力大小(dxio)待定方向与该约束所能阻碍的位移方向相反作用点接触处1-2 约束和约束力第14页/共45页第十五页，共46页。工程(gngchng)中常见的约束1.具有光滑(gung hu)接触面（线、点）的约束（光滑(gung hu)接触约束）第15页/共45页第十六页，共46页。光滑(gung hu)接触面约束第16页/共45页第十七页，共46页。光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用 表示第17页

7、/共45页第十八页，共46页。2.由柔软(rurun)的绳索、胶带或链条等构成的约束柔索只能受拉力，又称张力.用 表示第18页/共45页第十九页，共46页。柔索对物体(wt)的约束力沿着柔索背向被约束物体(wt)胶带对轮的约束力沿轮缘(ln yun)的切线方向，为拉力第19页/共45页第二十页，共46页。3.光滑铰链约束（径向轴承、圆柱(yunzh)铰链、固定铰链支座等）（1）径向(jn xin)轴承（向心轴承）约束特点(tdin)：轴在轴承孔内，轴为非自由体、轴承孔为约束 约束力：当不计摩擦时，轴与孔在接触处为光滑接触约束法向约束力约束力作用在接触处，沿径向指向轴心第20页/共45页第二十一

8、页，共46页。当外界(wiji)载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变可用二个通过轴心的正交分力 表示第21页/共45页第二十二页，共46页。（2）光滑圆柱(yunzh)铰链 约束(yush)特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀第22页/共45页第二十三页，共46页。光滑圆柱(yunzh)铰链约束第23页/共45页第二十四页，共46页。约束力：光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合(pih)问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示其中(qzhng)有作用反作用关系 一般不必(bb)分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出第24页/共45页第二十五页，共46页。（3）固定(gd

9、ng)铰链支座约束(yush)特点：由上面构件(gujin)1或2 之一与地面或机架固定而成 约束力：与圆柱铰链相同 以上三种约束（径向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作光滑圆柱铰链第25页/共45页第二十六页，共46页。4.其它类型(lixng)约束（1）滚动(gndng)支座 约束(yush)特点：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成 约束力：构件受到垂直于光滑面的约束力第26页/共45页第二十七页，共46页。(2)球铰链(jiolin)约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意(rny)转动，但构件与球心不能有任何移动

10、 约束(yush)力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束(yush)问题约束(yush)力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间力.可用三个正交分力表示 第27页/共45页第二十八页，共46页。（3）止推轴承(zhuchng)约束(yush)特点：止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移(wiy)限制约束力：比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交分力 第28页/共45页第二十九页，共46页。球铰链空间(kngjin)三正交分力止推轴承空间(kngjin)三正交分力（2）柔索约束张力（4）滚动支座 光滑面（3）光滑铰链（1）光滑面约束法向约束力总结(zngji)第29页/共45页第三十页

11、，共46页。1-3 物体(wt)的受力分析和受力图 力学模型与力学简图在受力图(lt)上应画出所有力，主动力和约束力（被动力）画受力图(lt)步骤：3.按约束性质画出所有约束（被动）力1.取所要研究物体为研究对象（分离体），画出其简图2.画出所有主动力物体的受力分析和受力图第30页/共45页第三十一页，共46页。例1-1画出简图画出主动力画出约束力碾子重为 ，拉力为 ，、处光滑接触，画出碾子的受力图解：第31页/共45页第三十二页，共46页。例1-2 取屋架(wji)画出主动力画出约束力画出简图屋架受均布风力(fngl)（N/m），屋架重为 ，画出屋架的受力图解：第32页/共45页第三十三页，

12、共46页。例1-3 取 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b)水平均质梁 重为 ，电动机重为 ，不计杆 的自重(zzhng)，画出杆 和梁 的受力图。解：第33页/共45页第三十四页，共46页。取 梁，其受力图(lt)如图(c)若这样画，梁 的受力图又如何改动?杆的受力图能否画为图（d）所示？第34页/共45页第三十五页，共46页。例1-4 不计三铰拱桥的自重与摩擦(mc)，画出左、右拱 的受力图与系统整体受力图右拱 为二力构件，其受力图如图（b）所示解：第35页/共45页第三十六页，共46页。系统(xtng)整体受力图如图（d）所示取左拱 ,其受力图如图（c）所示第36页/共45页

13、第三十七页，共46页。考虑到左拱 三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱 的受力图，如图（e）所示此时(c sh)整体受力图如图（f）所示第37页/共45页第三十八页，共46页。讨论(toln)：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？如图（g）（h）（i）第38页/共45页第三十九页，共46页。例1-5不计自重的梯子(t zi)放在光滑水平地面上，画出梯子(t zi)、梯子(t zi)左右两部分与整个系统受力图绳子(shng zi)受力图如图（b）所示解：第39页/共45页第四十页，共46页。梯子左边(zu bian)部分受力图如图（c）所示梯子右边(yu bian)部分受力图如

14、图（d）所示第40页/共45页第四十一页，共46页。整体(zhngt)受力图如图（e）所示提问：左右两部分梯子在 处，绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？第41页/共45页第四十二页，共46页。力学(l xu)模型与力学(l xu)简图 对任何实际问题进行力学分析、计算(j sun)时，都要将实际问题抽象成为力学模型，任何力学计算(j sun)实际都是针对力学模型进行的。例如对桥梁进行力学计算，实际上是指对这桥梁的力学模型进行了计算。显然(xinrn)，将实际问题化为力学模型是进行力学计算所必须的重要而关键的一环，这一环进行的好坏，将直接影响计算过程和计算结果。将实际问

15、题化为力学模型的过程称为力学建模。由于理论力学中将物体视为刚体，因此其力学模型可以用简图来表达，这类简图称为力学简图。第42页/共45页第四十三页，共46页。在建立力学模型时，要抓住关键、本质(bnzh)的方面，忽略次要的方面。例如(lr)：忽略(hl)变形刚体三维问题平面问题几何形状圆形作用在圆心重力 和力 的简化A，B处约束力的简化点接触光滑接触力学模型第43页/共45页第四十四页，共46页。理论力学中力学模型常遇到的几个(j)方面材料假设为均匀；将物体视为刚体；几何形状简化为圆柱、圆盘、板、杆及由它们组成(z chn)的简单 形状；受力简化为集中力、分布力；接触简化为光滑铰链、光滑接触、柔索等。第44页/共45页第四十五页，共46页。感谢您的观看(gunkn)！第45页/共45页第四十六页，共46页。