16理论力学重修.ppt
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1、静力学:静力学:静力学:静力学:研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简化)、研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简化)、研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简化)、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的科学。建立各种力系的平衡条件的科学。建立各种力系的平衡条件的科学。建立各种力系的平衡条件的科学。1 1、物体的受力分析:、物体的受力分析:、物体的受力分析:、物体的受力分析:分析物体(包括物体系)受哪些力,每个力的作用位置和方向,分析物体(包括物体系)受哪些力,每个力的作用位置和方向,分析物体(包括物体系)受哪些力,每个力的作用位置和方向,分析物体(包括物体
2、系)受哪些力,每个力的作用位置和方向,并画出物体的受力图。并画出物体的受力图。并画出物体的受力图。并画出物体的受力图。2 2、力系的等效替换(或简化):、力系的等效替换(或简化):、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个复杂力系。用一个简单力系等效代替一个复杂力系。用一个简单力系等效代替一个复杂力系。用一个简单力系等效代替一个复杂力系。3 3、建立平面力系建立平面力系建立平面力系建立平面力系的平衡条件:的平衡条件:的平衡条件:的平衡条件:建立建立建立建立平面平面平面平面力系力系力系力系的平衡条件,并应用这些条件解决静力学实际问题的平衡条件,并应用这些条
3、件解决静力学实际问题的平衡条件,并应用这些条件解决静力学实际问题的平衡条件,并应用这些条件解决静力学实际问题 。研究问题研究问题研究问题研究问题力:力:力: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改变。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改变。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改变。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改变。力的三要素:大小、方向、作用点。力是矢量。力的三要素:大小、方向、作用点。力是矢量。力的三要素:大小、方向、作用点。力是矢量。力的三要素:大小、方向、作用点。力是矢量。力系:力系:力系:力系:一群力。
4、一群力。一群力。一群力。可分为:平面汇交(共点)力系,平面平行力系,平面力可分为:平面汇交(共点)力系,平面平行力系,平面力可分为:平面汇交(共点)力系,平面平行力系,平面力可分为:平面汇交(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,偶系,平面任意力系;空间汇交(共点)力系,空间平行力系,偶系,平面任意力系;空间汇交(共点)力系,空间平行力系,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。空间力偶系,空间任意力系。空间力偶系,空间任意力系。空间力偶系,空间任意力系。平衡:平衡:平衡:平衡:物体相对惯性参考系(如地
5、面)静止或作匀速直线运动物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动。几个基本概念:几个基本概念:几个基本概念:几个基本概念:刚体:刚体:刚体:刚体:绝对不变形的物体,或物体内任意两点间的距离不改变的物体。绝对不变形的物体,或物体内任意两点间的距离不改变的物体。绝对不变形的物体,或物体内任意两点间的距离不改变的物体。绝对不变形的物体,或物体内任意两点间的距离不改变的物体。一、一、一、一、静力学公理和物体的受力分析静力学公理和物体的受力分析静力学公理和物体的受力分析静力学公理和物体的受力分析静力学
6、静力学5 5条公理条公理约束和约束力的概念约束和约束力的概念物体受力分析的方法物体受力分析的方法物体受力图的画法物体受力图的画法(重点)(重点)(重点)(重点)1 11 1 静力学公理静力学公理静力学公理静力学公理公理公理公理公理1 1 力的平行四边形法则力的平行四边形法则力的平行四边形法则力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。合力的作用点在作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。合力的作用点在该点,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。确定。合力合力合力合力亦可用力三角形
7、求得合力矢亦可用力三角形求得合力矢此公理表明了最简单力系的简化规律,是复杂力系简化的基础。此公理表明了最简单力系的简化规律,是复杂力系简化的基础。此公理表明了最简单力系的简化规律,是复杂力系简化的基础。此公理表明了最简单力系的简化规律,是复杂力系简化的基础。公理公理公理公理2 2 二力平衡条件二力平衡条件二力平衡条件二力平衡条件 使刚体平衡的充分必要条件使刚体平衡的充分必要条件使刚体平衡的充分必要条件使刚体平衡的充分必要条件最简单力系的平衡条件最简单力系的平衡条件最简单力系的平衡条件最简单力系的平衡条件公理公理公理公理3 3 加减平衡力系原理加减平衡力系原理加减平衡力系原理加减平衡力系原理推理
8、推理推理推理1 1 力的可传性力的可传性力的可传性力的可传性作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线。作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线。作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线。作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线。在已知力系上加上或减去任意的平衡力系,与原力在已知力系上加上或减去任意的平衡力系,与原力系对刚体的作用等效系对刚体的作用等效 该公理是研究力系等效替换的重要依据。作用于刚体上某点的力,可以沿着它的作用线移到刚体内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任意
9、一点,并不改变该力对刚体的作用推理推理推理推理 2 2 三力平衡汇交定理(刚体)三力平衡汇交定理(刚体)三力平衡汇交定理(刚体)三力平衡汇交定理(刚体)平衡时平衡时平衡时平衡时 必与必与必与必与 共线则三力必汇交共线则三力必汇交共线则三力必汇交共线则三力必汇交O O 点,且共面。点,且共面。点,且共面。点,且共面。公理公理公理公理4 4 作用和反作用定律作用和反作用定律作用和反作用定律作用和反作用定律作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,等值、反向、共线,等值、反向、共线,
10、等值、反向、共线,等值、反向、共线,作用在相互作用的两个物体上。作用在相互作用的两个物体上。作用在相互作用的两个物体上。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的应用。在画物体受力图时要注意此公理的应用。公理公理公理公理5 5 刚化原理刚化原理刚化原理刚化原理柔性体(受拉力平衡)柔性体(受拉力平衡)柔性体(受拉力平衡)柔性体(受拉力平衡)刚化为刚体(仍平衡)刚化为刚体(仍平衡)刚化为刚体(仍平衡)刚化为刚体(仍平衡)反之不一定成立,因对刚体平衡的充分必要条件,对反之不一定成立,因对刚体平衡的充分必要条件,对反之不一定成立,因对刚体平衡的充分必要条件,对反之不一定成立,因对刚体平
11、衡的充分必要条件,对变形体是必要的但非充分的。变形体是必要的但非充分的。变形体是必要的但非充分的。变形体是必要的但非充分的。刚体(受压平衡)刚体(受压平衡)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)柔性体(受压不能平衡)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,其平衡状态不变体刚化为刚体,其平衡状态不变约束:对非自由体的位移起限制作用的物体。约束:对非自由体的位移起限制作用的物体。约束:对非自由体的位移起限制作用的物体。约束:对非自由体的位移起限制作用的物体。约束力:约束对非自由体的
12、作用力。约束力:约束对非自由体的作用力。约束力:约束对非自由体的作用力。约束力:约束对非自由体的作用力。约约约约束束束束力力力力大小大小大小大小待定待定待定待定方向方向方向方向与该约束所能阻碍的位移方向相反与该约束所能阻碍的位移方向相反与该约束所能阻碍的位移方向相反与该约束所能阻碍的位移方向相反作用点作用点作用点作用点接触处接触处接触处接触处1 12 2 约束和约束力约束和约束力约束和约束力约束和约束力工程常见的约束工程常见的约束工程常见的约束工程常见的约束1 1、具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束)、具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束)、具有光滑接触面(线、点)的约束(光
13、滑接触约束)、具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束)光滑支承接触对非自由体的约束力,作用在接触光滑支承接触对非自由体的约束力,作用在接触光滑支承接触对非自由体的约束力,作用在接触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,故处;方向沿接触处的公法线并指向受力物体,故处;方向沿接触处的公法线并指向受力物体,故处;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,用称为法向约束力,用称为法向约束力,用称为法向约束力,用 表示。表示。表示。表示。2 2 、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束、由柔软的绳索、胶带或
14、链条等构成的约束、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束柔索只能受拉力,又称张力。用柔索只能受拉力,又称张力。用柔索只能受拉力,又称张力。用柔索只能受拉力,又称张力。用 表示。表示。表示。表示。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向,为拉力。胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向,为拉力。胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向,为拉力。胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向,为拉力。3 3、光滑铰链约束(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等)、光滑铰链约束
15、(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等)、光滑铰链约束(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等)、光滑铰链约束(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等)(11)、径向轴承(向心轴承)、径向轴承(向心轴承)、径向轴承(向心轴承)、径向轴承(向心轴承)约束特点:约束特点:约束特点:约束特点:轴在轴承孔内,轴可在孔内任意转动,也可沿孔的中心线移动,轴在轴承孔内,轴可在孔内任意转动,也可沿孔的中心线移动,轴在轴承孔内,轴可在孔内任意转动,也可沿孔的中心线移动,轴在轴承孔内,轴可在孔内任意转动,也可沿孔的中心线移动,但但但但不能沿径向向外移动不能沿径向向外移动不能沿径向向外移动不能沿径向向外移动。约束力:约束力:
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