静力学受力分析.pptx

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1、1第1页/共41页2目目 录录第1章 静力学公理和物体的受力分析 第2章 基本力系 第3章 一般力系第2页/共41页3一、静力学 是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。在静力学中所指的物体都是刚体。所谓刚体，是指在力的作用下，大小和形状都不变的物体。这是一个理想化的力学模型。二、力1定义：力是物体间相互的机械作用，这种作用物体的机械运动状态发生变化。2.力的效应：运动效应(外效应)变形效应(内效应)。引引 言言第3页/共41页43.力的三要素：大小，方向，作用点。4.4.力的单位：国际单位制：牛顿(N)，千牛顿(kN)三、力系 力系是指作用在物体上的一群力。平衡力系：物体在力系作用下处于平衡

2、，我们称这个力系为平衡力系。四、平衡 平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。AF第4页/共41页5 在静力学中，我们将研究以下三个问题：1.物体的受力分析2.力系的等效替换（或简化）3.建立各种力系的平衡条件第5页/共41页6第6页/共41页7目目 录录1.1 静力学公理1.2 约束和约束反力1.3 物体的受力分析与受力图第7页/共41页81.1 1.1 静力学公理公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理1 1 二力平衡公理 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：这两个力大小相等，|F1|=|

3、F2|；方向相反，F1=F2；作用线共线；作用于同一个物体上。第8页/共41页9说明：对刚体来说，上面的条件是充分必要的；对变形体来说，上面的条件只是必要条件；二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。二力杆第9页/共41页10 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论1：力的可传性 作用于刚体上的力，可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线。公理2 2 加减平衡力系原理第10页/共41页11 刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用

4、线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交平行力系。）公理3 3 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可合成为一个合力。此合力也作用于该点，合力的大小和方向，由这两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。推论2：三力平衡汇交定理 第11页/共41页12公理4 4 作用力和反作用力定律 作用力与反作用力总是同时存在。两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。证 为平衡力系，也为平衡力系。又 二力平衡必等值、反向、共线，三力 必汇交，且共面。例 吊灯第12页/共41页13公理5 5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚

5、化为刚体），其平衡状态保持不变。公理5 5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论；刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。第13页/共41页141.2 1.2 约束和约束反力一、概念1.1.自由体：位移不受限制的物体叫自由体。2.非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。3.约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件，称为约束。(这里，约束是名词，而不是动词的约束。)4.约束反力：约束对物体的作用，实际上就是力，这种力叫约束反力，简称反力。约束反力方向必与该约束所能阻碍的位移方向相反。第14页/共41页15 大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；

6、作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：GGN1N25.主动力：主动使物体产生运动，或运动趋势的力，称为主动力。如重力、风力、气体压力、已知施加在物体上的外力等。第15页/共41页16 绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束PPTS1S1S2S2 第16页/共41页17 接触面束只能受压，约束反力是作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体。2.具有光滑接触表面的约束（光滑指摩擦力不计）PNNPNANB第17页/共41页183.光滑铰链约束 圆柱铰链第18页/共41页19AAXA

7、YAA第19页/共41页20 固定铰链支座第20页/共41页21 固定铰支座约束反力，用一对正交力表示。第21页/共41页22滑槽与销钉（双面约束）第22页/共41页23二 力 杆第23页/共41页24 活动铰支座（辊轴支座）N 的实际方向 也可以向下。第24页/共41页25活动铰支座（辊轴支座）约束反力用个力表示。第25页/共41页26一、受力分析 在工程实际中，为了求出未知的约束反力，需要根据已知力，应用平衡条件求解。为此，首先要确定构件受了几个力，每个力的作用位置和作用方向，这种分析过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力有：一类是主动力，如重力、风力、气体压力等。二类是约束反力，为未知

8、的被动力。注意，凡图中未画出重力的就是不计重力，凡不提及摩擦时视为光滑。1.3 1.3 物体的受力分析与受力图第26页/共41页27画物体受力图主要步骤为：选研究对象 取分离体；画上主动力；画出约束反力。二、受力图 例1 画出图示各物体的受力图。解：分别选圆盘O、杆AB为研究对象；取分离体；画出其所受到的全部力。第27页/共41页28 例2 画出图示各构件的受力图。解：分别选圆盘O、杆AC、杆BC、圆盘C为研究对象；取分离体；画出其所受到的全部力。QAOBCDE第28页/共41页29QAOBCDE第29页/共41页30QAOBCDE第30页/共41页31 例3 画出图示各构件的受力图。说明：三

9、力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况。第31页/共41页32 例4 尖点问题。应去掉约束应去掉约束第32页/共41页33 例5 画出图示各构件的受力图。第33页/共41页34三、画受力图应注意的问题 除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力。分析时要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，只有接触处才会有约束反力，约束反力的方向由约束类型而定，不要漏画力。2.2.不要多画力 要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的，不要多画力。1.1.不要漏画力第34页/共41页35 约束反力的

10、方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。3.3.不要画错力的方向4.4.受力图上不能再带约束 即受力图一定要画在分离体上。第35页/共41页36 一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。5.5.受力图上只画外力，不画内力 6.6.同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相

11、互协调，不能相互矛盾7.7.正确判断二力构件第36页/共41页37 思思 考考 题题 1.图示中各物体的受力图是否有错误?如何改正?图1.1图1.2第37页/共41页38图1.4 图1.3图1.5 第38页/共41页39 2.二力平衡条件与作用和反作用定律都是说二力等值、反向、共线，两者有什么区别?3.凡两端用铰链连接的杆都是二力杆吗?凡不计自重的刚杆都是二力杆吗?4.哪几条公理或推论只适合于刚体？5.若作用于刚体上的三个力共面且汇交于一点，则刚体一定平衡，对吗？6.若作用于刚体上的三个力共面，但不汇交于一点，则刚体一定不平衡，对吗？第39页/共41页40第40页/共41页41感谢您的观看！第41页/共41页