理论力学-第1篇工程静力学基础.ppt

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1、TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY第一篇第一篇 工程静力学基础工程静力学基础理论力学理论力学 工程静力学基础，又称刚体静力学，是将实工程静力学基础，又称刚体静力学，是将实际物体抽象为刚体，亦即以刚体作为分析问题的际物体抽象为刚体，亦即以刚体作为分析问题的模型，研究物体在力系作用下的平衡规律。包括模型，研究物体在力系作用下的平衡规律。包括三方面内容：三方面内容：物物体体的的受受力力分分析析分分析析结结构构或或构构件件所所受受到到的的各各个个力力的方向和作用线位置。的方向和作用线位置。力力系系的的等等效效与与简简化化研研究究如如何何将将作作用用在在物物体体

2、上上的的一一个个复复杂杂力力系系用用简简单单力力系系来来等等效效替替换换，并并探探求求其其力力系系的的合合成成规规律律。通通过过力力系系的的等等效效与与简简化化能能够够了了解解力力系系对对物物体体作作用用的的总总效应。效应。力力系系的的平平衡衡条条件件与与平平衡衡方方程程研研究究物物体体处处于于平平衡衡状状态态时时作作用用在在其其上上的的各各种种力力系系应应满满足足的的条条件件。利利用用平平衡衡条条件建立所对应的数学方程，称为平衡方程。件建立所对应的数学方程，称为平衡方程。TSINGHUA UNIVERSITY第一篇第一篇 工程静力学基础工程静力学基础 工工程程静静力力学学基基础础的的核核心心

3、问问题题是是利利用用平平衡衡方方程程求求解解物物体体或或物物体体系系统统的的平平衡衡问问题题。而而研研究究力力系系的的等等效效简简化化则则是是为为了了探探求求、建建立立力力系系的平衡条件。的平衡条件。工工程程静静力力学学（statics）基基础础的的概概念念、理理论论和和方方法法不不仅仅是是工工程程构构件件静静力力设设计计的的基基础础，而而且在解决许多工程技术问题中有着广泛应用。且在解决许多工程技术问题中有着广泛应用。TSINGHUA UNIVERSITY 静力学模型静力学模型 力的基本概念力的基本概念 工程常见约束与约束力工程常见约束与约束力 受力分析与受力图受力分析与受力图 结论与讨论结论

4、与讨论第第1 1章章 受力分析概述受力分析概述 本章主要介绍静力学模型本章主要介绍静力学模型物体的模型、物体的模型、连接与接触方式的模型、载荷与力的模型，连接与接触方式的模型、载荷与力的模型，同时介绍物体受力分析的基本方法。同时介绍物体受力分析的基本方法。TSINGHUA UNIVERSITY 静力学模型静力学模型第第1 1章章 受力分析概述受力分析概述 物体的抽象与简化刚体物体的抽象与简化刚体 集中力和分布力集中力和分布力 约约 束束 TSINGHUA UNIVERSITY 实际物体受力时，其内部各点间的相对距实际物体受力时，其内部各点间的相对距离都要发生改变，其结果是使物体的形状和尺离都要

5、发生改变，其结果是使物体的形状和尺寸改变，这种改变称为寸改变，这种改变称为变形（变形（deformation）。物体变形很小时，变形对物体的运动和平物体变形很小时，变形对物体的运动和平衡的影响甚微，因而在研究力的作用效应时，衡的影响甚微，因而在研究力的作用效应时，可以忽略不计，这时的物体便可抽象为可以忽略不计，这时的物体便可抽象为刚体刚体(rigid body)。如果变形体在某一力系作用下已处于平衡，如果变形体在某一力系作用下已处于平衡，则将此变形体刚化为刚体时，其平衡不变，这则将此变形体刚化为刚体时，其平衡不变，这一论断称为一论断称为刚化原理刚化原理(rigidity principle)。

6、物体的抽象与简化刚体物体的抽象与简化刚体 TSINGHUA UNIVERSITY 物体受力一般是通过物体间直接或间接接触进物体受力一般是通过物体间直接或间接接触进行的。接触处多数情况下不是一个点，而是具有一定行的。接触处多数情况下不是一个点，而是具有一定尺寸的面积。因此无论是施力体还是受力体，其接触尺寸的面积。因此无论是施力体还是受力体，其接触处所受的力都是作用在接触面积上的处所受的力都是作用在接触面积上的分布力分布力（distributed force）。在很多情形下，这种分布力比较复杂。例如，在很多情形下，这种分布力比较复杂。例如，人之脚掌对地面的作用力以及脚掌上各点处受到的地人之脚掌对地

7、面的作用力以及脚掌上各点处受到的地面支撑力都是不均匀的。面支撑力都是不均匀的。集中力和分布力集中力和分布力 当分布力作用面积很小时，当分布力作用面积很小时，为了分析计算方便起见，可以为了分析计算方便起见，可以将分布力简化为作用于一点的将分布力简化为作用于一点的合力，称为合力，称为集中力集中力（concentrated force）。）。例如，静止的汽车通过轮例如，静止的汽车通过轮胎作用在水平桥面上的力，当胎作用在水平桥面上的力，当轮胎与桥面接触面积较小时，轮胎与桥面接触面积较小时，即可视为集中力；而桥面施加即可视为集中力；而桥面施加在桥梁上的力则为分布力。在桥梁上的力则为分布力。F F1 1F

8、 F2 2qTSINGHUA UNIVERSITY 力的基本概念力的基本概念第第1 1章章 受力分析概述受力分析概述 力与力系力与力系 静力学基本原理静力学基本原理 TSINGHUA UNIVERSITY 力与力系力与力系 力力（force）是是物物体体间间的的相相互互作作用用，这这种种作作用用将将使使物物体体的的运运动动状状态态发发生生变变化化运运动动效效应应（effect of motion），或使物体发生变形或使物体发生变形变形效应变形效应（effect of deformation）。）。力力是是矢矢量量(vector)；当当力力作作用用在在刚刚体体上上时时，力力可可以以沿沿着着其其作

9、作用用线线滑滑移移，而而不不改改变变力力对对刚刚体体的的作作用用效效应应，这这时时的的力力是是滑滑动动矢矢量量(slip vector)；当当力力作作用用在在变变形形体体上上时时，力力既既不不能能沿沿其其作作用用线线滑滑移移，也也不不能能绕绕作作用用点点转转动动，这这表表明明，作作用用在在变变形形体体的的力力的的作作用用线线和和作作用用点点都都是是固固定定的，这时的力是的，这时的力是定位矢量定位矢量（fixed vector）。）。力力的的量量纲纲为为牛牛顿顿（N）。力力在在直直角角坐坐标标系系中中的的表表示为：示为：F=Fxi+Fyj+Fzk 力力的的量量纲纲为为牛牛顿顿（N）。力在直角坐标

10、系中的表示为：力在直角坐标系中的表示为：Fx，Fy，Fz分别为分别为力矢力矢F在在x、y、z轴上的轴上的投影，为代数量投影，为代数量。TSINGHUA UNIVERSITY 静力学基本原理静力学基本原理 等等效效力力系系的的概概念念 使使同同一一刚刚体体产产生生相相同同作作用用效效应应的力系称为的力系称为等效力系等效力系。如如果果某某力力系系与与一一个个力力等等效效，则则这这一一力力称称为为该该力力系系的的合合力力，而而力力系系中中的的各各个个力力则则称称为为这这一一合合力力的的分分力力。作作用用于于刚刚体体、并并使使刚刚体体保保持持平平衡衡的的力力系系称称为为平平衡力系衡力系，或称，或称零力

11、系零力系。作用在物体上的力的集合称作用在物体上的力的集合称 为为力系力系（forces system）。）。二二力力平平衡衡原原理理：不不计计自自重重的的刚刚体体在在二二力力作作用用下下平平衡衡的的必必要要和和充充分分条条件件是是：二二力力沿沿着着同同一一作作用用线线，大大小小相相等等，方方向向相相反反。其数学表达式为其数学表达式为 作作用用有有二二力力的的刚刚体体又又称称为为二二力力构构件件(members subjected to the action of two forces)或或二力杆二力杆。F1=F2 加加减减平平衡衡力力系系原原理理 在在作作用用于于刚刚体体的的力力系系中中，加加

12、上上或或减减去去任任意意个个平平衡衡力力系系，不不改改变变原原力力系系对对刚刚体体的的作作用用效效应应，称称为加减平衡力系原理。为加减平衡力系原理。推推 论论：力力 的的 可可 传传 性性 原原 理理 (principle of transmissibility of a force)作作用用于于刚刚体体上上的的力力可可沿沿其其作作用用线滑移至刚体内任意点而不改变力对刚体的作用效应。线滑移至刚体内任意点而不改变力对刚体的作用效应。F=FFFFFF 对对于于刚刚体体，力力的的三三要要素素(three elements of a force)变变为为：力的力的大小、方向和作用线大小、方向和作用线。

13、可可沿沿方方位位线线滑滑动动的的矢矢量量称称为为滑滑动动矢矢量量(sliding vector)。作用于刚体上的力是滑动矢量。作用于刚体上的力是滑动矢量。TSINGHUA UNIVERSITY 三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 推推论论：三三力力平平衡衡汇汇交交定定理理 作作用用于于刚刚体体上上的的三三个个力力，若若构构成成平平衡衡力力系系，且且其其中中两两个个力力的的作作用用线线汇汇交交于于一一点点，则则三三个个力力必必在在同同一一平平面面内内，而而且且第第三三个个力力的的作作用线一定通过汇交点。用线一定通过汇交点。CF3BF2F1ABF2F1ABF2CF3F1AF12F2F1OTSINGH

14、UA UNIVERSITY 工程中常见的约束与约束力工程中常见的约束与约束力 工程中的机器和结构都是由若干零件和构工程中的机器和结构都是由若干零件和构件通过相互接触和相互连接而成。约束件通过相互接触和相互连接而成。约束（constraint）则是接触和连接方式的简化模型。）则是接触和连接方式的简化模型。约束施加于被约束物体上的力称为约束力约束施加于被约束物体上的力称为约束力（constraint force）。）。约束力的大小和方向，取决于主动力的作约束力的大小和方向，取决于主动力的作用情况和约束的形式。用情况和约束的形式。约束力约束力的方向，总是和的方向，总是和该约束所能阻止的物体的运动方向

15、相反。该约束所能阻止的物体的运动方向相反。约束与约束力约束与约束力 自由体自由体凡是能在空中任何方向运凡是能在空中任何方向运动动的物体。的物体。非自由体非自由体受到某些条件的限制，在某些方向不能运受到某些条件的限制，在某些方向不能运动动的的物体物体 。约束约束凡是限制物体自由运凡是限制物体自由运动动的任何的任何东东西，都称西，都称为约为约束。束。约束力约束力由于由于约约束限制了物体运束限制了物体运动动，因此，因此，约约束束对对物体要物体要产产生作用力生作用力，这这个作用力就叫做个作用力就叫做约约束力。束力。约束力的大小和方向，取决于主动力的作用情况和约束的约束力的大小和方向，取决于主动力的作用

16、情况和约束的形式。形式。约束力的方向，总是和该约束所能阻止的物体的运动方约束力的方向，总是和该约束所能阻止的物体的运动方向相反。向相反。主动力主动力作用在非自由体上的约束力以外的力统称为主作用在非自由体上的约束力以外的力统称为主动力。动力。TSINGHUA UNIVERSITY 工程常见约束与约束力工程常见约束与约束力 TSINGHUA UNIVERSITY 工程常见约束与约束力工程常见约束与约束力 柔索约束柔索约束 缆索、工业带、链条等统称为柔索缆索、工业带、链条等统称为柔索（cable）。这种约束的特点是其所产生的约）。这种约束的特点是其所产生的约束力只能沿柔索方向的单侧约束力，并且只束力

17、只能沿柔索方向的单侧约束力，并且只能是拉力，不能是压力。能是拉力，不能是压力。柔索约束柔索约束 刚性约束刚性约束链条约束与约束力链条约束与约束力皮带约束与约束力皮带约束与约束力TSINGHUA UNIVERSITY 工程常见约束与约束力工程常见约束与约束力 刚性约束刚性约束 约束体与被约束体都是刚体，因而二者约束体与被约束体都是刚体，因而二者之间为刚性接触，这种约束称为刚性约束。之间为刚性接触，这种约束称为刚性约束。大多数情形下，刚性约束都将产生双侧约束大多数情形下，刚性约束都将产生双侧约束力，因而又称为双侧约束。某些情形下，刚力，因而又称为双侧约束。某些情形下，刚性约束也将产生单侧约束力。性

18、约束也将产生单侧约束力。齿轮啮合力齿轮啮合力 光滑面约束就是两个物体接触或连接的地方是光滑面约束就是两个物体接触或连接的地方是光滑的，没有摩擦力，或摩擦力很小，可以忽略不光滑的，没有摩擦力，或摩擦力很小，可以忽略不计。计。由于没有摩擦力，光滑面约束的约束力一定由于没有摩擦力，光滑面约束的约束力一定通通过接触点、过接触点、沿着两个接触面的公法线方向，指向被沿着两个接触面的公法线方向，指向被约束的物体约束的物体。TSINGHUA UNIVERSITY 光滑刚性面约束光滑刚性面约束 约束与约束力约束与约束力 FRFR 光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法

19、线并指向被约束物体。法线并指向被约束物体。齿轮啮合力齿轮啮合力TSINGHUA UNIVERSITYF FR R 光滑刚性面约束光滑刚性面约束 约束与约束力约束与约束力 滑槽与销钉滑槽与销钉 光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被约束物体。法线并指向被约束物体。辊辊 轴轴 工程工程结结构中构中为为了减少因了减少因温度温度变变化而引起的化而引起的约约束力，束力，通常在固定通常在固定铰链铰链支座的底部支座的底部安装一排安装一排辊轮辊轮或或辊轴辊轴，可使，可使支座沿固定支承面自由支座沿固定支承面自由滚动滚动，这这种种约约束称束称为滚动铰链为滚动铰

20、链支座，支座，又称又称辊轴辊轴支座支座(roller support)。当构件的长度由于温度当构件的长度由于温度变化而改变时，这种支座允变化而改变时，这种支座允许构件的一端沿支承面自由许构件的一端沿支承面自由移动。移动。TSINGHUA UNIVERSITY辊辊 轴轴(实际约束中实际约束中FR方向也可以向下方向也可以向下)FRFR 光滑刚性面约束光滑刚性面约束 约束与约束力约束与约束力 FR 将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接起来，称为接起来，称为中间铰约束中间铰约束中间铰约束中间铰约束 FyFxFR 光滑刚性面约束光滑刚性面约束 约束与约束力约束与约束

21、力 销销 钉钉销钉销钉(铰链铰链)FRyFRx用铰链连接的杆用铰链连接的杆FRTSINGHUA UNIVERSITY铰铰铰铰 光滑刚性面约束光滑刚性面约束 约束与约束力约束与约束力 固定铰支座固定铰支座 构构件件的的端端部部与与支支座座有有相相同同直直径径的的圆圆孔孔，用用一一圆圆柱柱形形销销钉钉连连接接起起来来，支支座座固固定定在在地地基基或或者者其其他他结结构构上上。这这种种连连接接方方式式称称为为固固定定铰铰链链支支座座，简简称称为为固固定定铰铰 支支(smooth cylindrical pin support)。桥桥梁梁上上的的固固定定支支座座就就是固定铰链支座。是固定铰链支座。平面

22、固定铰平面固定铰支座支座A AFAyFAx球形球形 铰链铰链FRyFRxFRz固定铰支座固定铰支座TSINGHUA UNIVERSITY 约束与约束力约束与约束力 光滑铰链约束光滑铰链约束 滑动轴承与止推轴承滑动轴承与止推轴承 机机器器中中常常见见各各类类轴轴承承，如如滑滑动动轴轴承承或或径径向向轴轴承承等等。这这些些轴轴承承允允许许轴轴承承转转动动，但但限限制制与与轴轴线线垂垂直直方方向向的的运运动动和和位位移移。轴轴承承约约束束力力的的特特点点与与光光滑滑圆圆柱柱铰铰链链相相同同，因因此此，这这类类约约束束可可归归入固定铰支座。入固定铰支座。滚珠滚珠(柱柱)轴承轴承 F FRRy yF F

23、RRx xTSINGHUA UNIVERSITY 滑动轴承与止推轴承滑动轴承与止推轴承 止推止推轴承轴承 止推轴承止推轴承起到止推作用。起到止推作用。通常用通常用三个互三个互相垂直的分力相垂直的分力来表示。来表示。F怎样确定怎样确定O、B二处的受力？二处的受力？受力分析与受力图受力分析与受力图 FA 处固定处固定 怎样确定怎样确定 A 处的受力处的受力？FDE D、E 二处为活页铰链二处为活页铰链 怎样确定怎样确定 D、E 二处的受力？二处的受力？受力分析与受力图受力分析与受力图 TSINGHUA UNIVERSITY 受力分析与受力图受力分析与受力图 分析力学问题时，往往必须首先根据问题的性

24、分析力学问题时，往往必须首先根据问题的性质、已知量和所要求的未知量，选择某一物体（或质、已知量和所要求的未知量，选择某一物体（或几个物体组成的系统）作为研究对象，并假想地将几个物体组成的系统）作为研究对象，并假想地将所研究的物体从与之接触或连接的物体中分离出来，所研究的物体从与之接触或连接的物体中分离出来，即解除其所受的约束而代之以相应的即解除其所受的约束而代之以相应的约束力约束力。解除约束后的物体，称为解除约束后的物体，称为分离体分离体（isolated body）。）。分析作用在分离体上的全部主动力和约束力，分析作用在分离体上的全部主动力和约束力，画出分离体的受力简图画出分离体的受力简图受

25、力图受力图。这一过程即为。这一过程即为受受力分析。力分析。TSINGHUA UNIVERSITY 受力分析与受力图受力分析与受力图 受受力力分分析析是是求求解解静静力力学学和和动动力力学学问问题题的的重要基础。具体步骤如下：重要基础。具体步骤如下：选定合适的研究对象，确定分离体；选定合适的研究对象，确定分离体；画画出出所所有有作作用用在在分分离离体体上上的的主主动动力力（一一般皆为已知力）；般皆为已知力）；在在分分离离体体的的所所有有约约束束处处，根根据据约约束束的的性性质画出约束力。质画出约束力。此此外外，当当所所选选择择的的研研究究对对象象不不止止一一个个时时，要要正正确确应应用用作作用用

26、与与反反作作用用定定律律，确确定定相相互互联联系系的的研研究究对对象象在在同一约束处的约束力应该大小相等方向相反同一约束处的约束力应该大小相等方向相反 例例 题题 1取隔离体取隔离体WWF FR RA AF FR RB BA AB BWW画受力图画受力图确定确定A、B二处的约束力二处的约束力F F2 2F F1 1F F3 3AB例例 题题 2B BF F2 2F F1 1F F3 3AF FAyAyF FAxAxF FR RB B画画 受受 力力 图图取取 隔隔 离离 体体TSINGHUA UNIVERSITY 重力为重力为FP 的的AB杆放置在刚杆放置在刚性槽内。所有接触处均为光滑性槽内。

27、所有接触处均为光滑接触。试画出接触。试画出AB杆的受力图。杆的受力图。解：解：解：解：1.研究对象：研究对象：AB杆，画杆，画出其分离体；出其分离体；2.在分离体上画上主动力在分离体上画上主动力FP；3.由各光滑面接触处约由各光滑面接触处约束力沿其公法线方向画出束力沿其公法线方向画出三处的约束力三处的约束力；例例 题题 3画图示结构受力图画图示结构受力图注意注意E EE E是是绳子绳子，只受张力，只受张力，A AA A，B BB B是是二力二力杆杆，力的方向沿，力的方向沿着着A AA A，B BB B方向。方向。画图示结构受力图画图示结构受力图注意：注意：BEBE是是绳子绳子，只受张力，只受张

28、力，H H点点光滑接触光滑接触，A A点是点是固定铰固定铰链支座链支座，画图示结画图示结构受力图构受力图图图b b所示所示整体结构整体结构受力图。受力图。图图c,dc,d所所示杆件示杆件ACAC、BCBC受力受力图。图。例例 题题 图示结构中各杆重力均不计，图示结构中各杆重力均不计，所有接触处均为光滑接触。所有接触处均为光滑接触。试画出试画出试画出试画出:AO、AB和和CD构件的受构件的受力图。力图。解：解：1.整体受力：整体受力：O、B二处为固定铰链约二处为固定铰链约束，可以画出其约束力；束，可以画出其约束力；其余各处的约束力均为内其余各处的约束力均为内力，不必画出。力，不必画出。D 处作用

29、有主动力处作用有主动力F。解：解：2.AO杆受力：杆受力：O处受力与整体受力图一致；处受力与整体受力图一致；C、A 两处为中间活动铰链，两处为中间活动铰链，约束力可以分解为两个分力。约束力可以分解为两个分力。解：解：3.CD杆受力：杆受力：C 处受力与处受力与AO在在C处的受处的受力，互为作用力和反作用力；力，互为作用力和反作用力；CD上所带销钉上所带销钉E 处受处受到到AB杆中斜槽光滑面约杆中斜槽光滑面约束力力束力力FR；D 处作用有主动力处作用有主动力F。解：解：4.AB杆受力：杆受力：A 处受力与与处受力与与AO 在在A处的受力互为作用力和反作用力；处的受力互为作用力和反作用力；E 处受

30、力与处受力与CD 在在E处的受力互为作用力和反作用力；处的受力互为作用力和反作用力；B 处的约束力分解为两个分量。处的约束力分解为两个分量。解：解：1.整体受力：整体受力：A处为固定铰链，约束力方向未处为固定铰链，约束力方向未知，可用两个分力知，可用两个分力FAx，FAy表示；表示；K处为辊轴支承，只有铅垂方处为辊轴支承，只有铅垂方向约束力向约束力FK；H 处为柔索，约束力处为柔索，约束力FT(拉力拉力)。D、C、I、B 处未解除约束，约束处未解除约束，约束力无需画出。力无需画出。图示结构中各杆重力均不计，图示结构中各杆重力均不计，所有接触处均为光滑接触。所有接触处均为光滑接触。试画出试画出:

31、各构件的受力图。各构件的受力图。解：解：2.CID杆受力：杆受力：CB 为二力杆，所以为二力杆，所以C处处FCB方方向沿向沿CB；I 处为中间活动铰链，故处为中间活动铰链，故I处处约束力可用两个分力约束力可用两个分力FIx，FIy 表示；表示；D 处中间活动铰链处的约束力处中间活动铰链处的约束力也可用两个分力也可用两个分力FDx，FDy 表示。表示。解：解：3.CB杆受力：杆受力：CB 杆为二力杆，其杆为二力杆，其C端约束力与端约束力与CD杆杆C 端的约端的约束力互为作用与反作用力。束力互为作用与反作用力。解：解：4.AB杆受力：杆受力：A 处和处和K处约束力与整体受力图相同；处约束力与整体受

32、力图相同；I 处的约束力与处的约束力与CD杆上杆上I处的约束力互为作用力处的约束力互为作用力和反作用力；和反作用力；B 处的约束力与处的约束力与CB杆上杆上B处的约束力互为作用处的约束力互为作用力和反作用力。力和反作用力。TSINGHUA UNIVERSITY 受力分析与受力图受力分析与受力图 解：解：5.轮轮D与重物组成的系统受力图：与重物组成的系统受力图：柔索拉力与整体受力图相同；柔索拉力与整体受力图相同；D 处约束力与处约束力与CD上上D处的约束力互为作用力处的约束力互为作用力与反作用力。与反作用力。TSINGHUA UNIVERSITY 受力分析与受力图受力分析与受力图 解：讨论：解：

33、讨论：如果以如果以CD杆和轮杆和轮D组成组成的系统作为研究对象，请画的系统作为研究对象，请画出其受力图。出其受力图。TSINGHUA UNIVERSITY 力力物物体体间间的的相相互互作作用用；力力是是矢矢量量。对对一一般般物物体体而言，力是定位矢量；对刚体而言，力是滑移矢量。而言，力是定位矢量；对刚体而言，力是滑移矢量。刚体刚体受力不变形的物体。受力不变形的物体。约约束束物物体体与与物物体体之之间间接接触触和和连连接接方方式式的的简简化化模模型型，约约束束的的作作用用是是对对与与之之连连接接物物体体的的运运动动施施加加一定的限制条件。一定的限制条件。约束力约束力约束对被约束物体的作用力。约束

34、对被约束物体的作用力。平衡平衡物体相对惯性系静止或作匀速直线平移。物体相对惯性系静止或作匀速直线平移。本章最基本的概念本章最基本的概念 TSINGHUA UNIVERSITY 本章最重要的方法本章最重要的方法 受受力力分分析析方方法法其其要要领领是是选选择择合合适适的的研研究究对对象象，正正确确分分析析约约束束和和约约束束力力，画画出出受受力力图图。受受力力分分析析过过程程中中要要区分内力和外力，正确应用作用与反作用定律。区分内力和外力，正确应用作用与反作用定律。关于平衡原理关于平衡原理 由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，则组成系统的每一个局部

35、也必然是平衡的。则组成系统的每一个局部也必然是平衡的。所谓整体是指系统；所谓局部是指组成系统的所谓整体是指系统；所谓局部是指组成系统的每一个物体，或者由系统中的几个物体所组成的子每一个物体，或者由系统中的几个物体所组成的子系统。系统。受力分析示例受力分析示例1 1、画出圆盘的受力图；、画出圆盘的受力图；2 2、比较、比较ABAB杆与杆与BCBC杆的受力杆的受力圆盘的受力图圆盘的受力图分析分析A A、C C二处约束力二处约束力 ABAB和和BCBC杆的受力图杆的受力图BCBC杆的受力图杆的受力图ABAB杆的受力图杆的受力图二力杆二力杆BCBC杆杆受力受力 二力杆二力杆(二力构件二力构件)在在B

36、B、C C两处都有一个水平两处都有一个水平方向的力和一个铅垂方向的力，方向的力和一个铅垂方向的力，可以将这两端的两个力都合成可以将这两端的两个力都合成一个力，一个力，这两个合力都这两个合力都沿着沿着BCBC杆的轴线方杆的轴线方向，这样的杆子就向，这样的杆子就是二力杆。是二力杆。ABAB杆受力杆受力 A A、B B两端各有一个合成两端各有一个合成力，因此力，因此ABAB杆上可以说只受杆上可以说只受三个力，那么，这三个力有三个力，那么，这三个力有什么关系呢？什么关系呢？三力汇交定理三力汇交定理 这三个力一定汇交在一这三个力一定汇交在一点上。点上。TSINGHUA UNIVERSITY 结论与讨论结

37、论与讨论 关于平衡原理关于平衡原理 由若干物体所组成的由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的系统，如果整体是平衡的，则组成系统的每一个局，则组成系统的每一个局部也必然是平衡的。部也必然是平衡的。TSINGHUA UNIVERSITY 力的可传性适用于刚体力的可传性适用于刚体FFFF力的可传性不适用于变形体力的可传性不适用于变形体FFFF 关于静力学原理和定理的适用性关于静力学原理和定理的适用性 工程静力学的主要内容工程静力学的主要内容 受力分析是刚体静力学的基础；力系的等效和简化是受力分析是刚体静力学的基础；力系的等效和简化是动力学的基础；力系的平衡是工程设计的基础。因此，动力学的基础；力系

38、的平衡是工程设计的基础。因此，刚刚体静力学不仅仅是解决受力分析的问题，而且要为动力学体静力学不仅仅是解决受力分析的问题，而且要为动力学和工程设计打下基础。和工程设计打下基础。试画出图示结构中各杆的受力图试画出图示结构中各杆的受力图首先判断有没有二力杆；首先判断有没有二力杆；然后判断有没有三力汇交；然后判断有没有三力汇交；注意：注意：根据约束性质确定约束力根据约束性质确定约束力 正确应用作用与反作用原理正确应用作用与反作用原理TSINGHUA UNIVERSITY 试画出图示结构中各杆的受力图试画出图示结构中各杆的受力图思考问题思考问题C 如果将如果将C处的销钉作为处的销钉作为隔离体，隔离体，AC和和BC杆在杆在C处的约束力是不是作用与处的约束力是不是作用与反作用关系？反作用关系？TSINGHUA UNIVERSITY返回返回