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1,第一篇 静力学,2,静力学主要研究：力系的简化和力系的平衡条件及其应用。,引 言,静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。,3,第一章 力的基本知识和受力分析,建筑力学,4,11 力的基本知识和静力学公理 12 约束与约束反力 13 物体的受力分析与受力图 14 荷载,第一章 力的基本知识与受力分析,5,静力学,第一章 力的基本知识与受力分析,1-1 力的基本知识和静力学公理,1定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物 体的运动状态。,力的作用效应,外效应（使物体的运动状态产生变化）,内效应（使物体的形状和大小发生改变，即产生变形）,刚体：是指在任何情况下都不变形的物体。实际上任何物体在力的作用下都要产生变形（称为变形体），但是在工程实际中构件的变形通常都非常微小，因此，在研究物体的平衡问题，可以忽略不计，可以把物体抽象为刚体。,一、力的概念,力的表示方法：用一个带箭头的线段来表示力。,FA,力的作用线,力的单位：N或kN。1kN=1000N。,力的三要素：力的大小、方向、作用点。 力是矢量。,平面力系：如果力系中各力作用线处在同一平面内，则称 为平面力系，否则称为空间力系。,力系的简化或合成：求与复杂力系相等效的简单力系的过程。,力系：作用于物体上的一群力。,合力 与分力：如果某力系与一个力等效，则这一力称为力 系的合力，而力系中的各个力则称为这一合 力的分力。,等效力系：对物体的作用效果相同的两个力系。,二、力系,平衡：物体相对于地球静止或作匀速直线运动。如房屋、 桥梁、大坝等相对于地球处于静止平衡状态。,平衡力系：使物体保持平衡的力系。当物体处于平衡状态 时，组成物体的各个部分都处于平衡状态。,平衡条件：物体在任何力系作用下并不是都处于平衡状 态，只有当力系满足一定条件时，物体才能平 衡，这个条件称为平衡条件。,三、 平衡,本章主要研究平面力系的平衡问题。,9,静力学,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 二力平衡公理,作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用线共线， 作用于同一个物体上。,四、 静力学公理,10,静力学,说明：对刚体来说，上面的条件是充要的,二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。,对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中),二力杆,二力杆（二力构件）：仅受二力作用且处于平衡的杆件或构件。 二力构件的受力特点：两力必沿作用点的连线，共同指向或 共同背离。,静力学,12,静力学,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 加减平衡力系原理,13,静力学,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，且三力的作用线共面。,公理3 力的平行四边形法则,作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。,推论2：三力平衡汇交定理,利用力的平行四边形法则，也可以将一个力分解为作用于同一点的两个分力。在工程中，常将力F沿互相垂直的两个方向分解，得到水平分力Fx和垂直分力Fy，这种分解称为正交分解。,Fx=Fcos,Fy,Fx,F,Fy=Fsin,静力学,两物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、作用线相同，并分别作用在这两个物体上。（即为Newton 第三定律）,注：在以后的受力分析中经常用到，特别是对物体系统进行分析时。,公理4 作用力和反作用力定律,静力学,在空间能够任意运动的物体，称为自由体。受到周围其他物体限制而不能任意运动的物体，称为非自由体。,约束：若一个物体受到周围其它物体的限制，这些周围的 物体就称为该物体的约束。,约束反力：约束施加于被约束物体上的力，称为约束反 力，简称为约束力或反力。,主动力：使物体产生运动或运动趋势的力。在工程中，把 主动力称为荷载。如重力、风荷载等。,被动力：对物体的运动或运动趋势起限制作用的力。如约 束反力。,静力学,1-2 约束与约束反力,一、概念,17,静力学,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； 作用点在物体与约束相接触的那一点。,约束反力特点：,G,18,静力学,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,19,静力学,约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体,2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计),20,静力学,3.光滑圆柱铰链约束,圆柱铰链,21,静力学,A,A,22,静力学,固定铰支座,FAy,FAx,FA,计算简图,受力图,A,固定铰支座,静力学,24,静力学,二 力 杆,25,静力学,活动铰支座（辊轴支座）,N的实际方向也可以向下,26,静力学,活动铰支座（辊轴支座）,27,静力学,一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个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：被动力，即约束反力。,1-3 物体的受力分析和受力图,28,静力学,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1,29,静力学,例2 画出下列各构件的受力图,30,静力学,31,静力学,32,静力学,例3 画出下列各构件的受力图,说明：三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。,33,静力学,例4 尖点问题,应去掉约束,应去掉约束,34,静力学,例5 画出下列各构件的受力图,35,静力学,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，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。,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。,1、不要漏画力,36,静力学,约束反力的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。,即受力图一定要画在分离体上。,37,静力学,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。,38,静力学,1-4 荷载,一、荷载的分类,二、均匀面荷载化为均匀线荷载的计算,1.按作用性质分类：静荷载和动荷载,2.按作用时间分类：恒载和活荷载,3.按作用范围分类：集中荷载和分布荷载,39,静力学,本章结束,
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