工程力学02静力学基本概念与物体受力分析2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,力 系,作用于同一物体或物体系,上的一群力。,等效力系,若两个力系分别作用于同一刚体，其运动效应相同，则这两个力系称为等效力系。,合 力,在特殊情况下，能和一个力系等效的一个力。,运动等效,合成,分解,A,、 、 称为分力， 称为合力,A,静力学基本概念与物体受力分析,9/21/2024,1,平衡力系,能使物体维持平衡的力系。,平衡,平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。,平衡条件,要使物体保持平衡，作用于物体上的力系必须满足一定的条件，该条件称为力系的,平衡条件,。,应用,静力学在工程技术中有广泛的应用，如房屋结构、桥梁、水坝以及机械零件的设计计算，一般须先对它们进行受力分析，并应用力系的平衡条件求出未知力，然后再进行有关的强度、刚度和稳定性的分析。,静力学也是学习动力学和后续课程的基础。,静力学基本概念与物体受力分析,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,2,如图所示，重物重,G,= 20 kN,用钢丝绳挂在支架的滑轮,B,上，钢丝绳的另一端绕在铰车,D,上。杆,AB,与,BC,铰接，并以铰链,A,，,C,与墙连接。如两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦和滑轮的大小，试画出杆,AB,和,BC以及,滑轮,B,的受力图。,A,B,D,C,补充例题1,9/21/2024,3,1.杆,AB的受力图。,解：,2.杆,BC 的受力图。,A,B,B,C,AB为二力杆（不带销钉B）。,BC也为二力杆（不带销钉B） 。,A,B,D,C,9/21/2024,4,B,3,. 滑轮,B,( 不带销钉) 和销钉的受力图。,4,. 滑轮,B,( 带销钉)的受力图。,A,B,D,C,B,A,B,B,C,B,B,错误画法,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,5,如图所示平面构架，由杆AB,，,DE及DB铰接而成。钢绳一端拴在K处,，,另一端绕过定滑轮和动滑轮后拴在销钉B上。重物的重量为,G,，,各杆和滑轮的自重不计。(,1),试分别画出各杆,各滑轮，销钉B以及整个系统的受力图；(,2),画出销钉B与滑轮一起的受力图；(,3),画出杆AB,滑轮,钢绳和重物作为一个系统时的受力图。,D,K,C,A,B,E,补充例题2,9/21/2024,6,1,. 杆BD（B处不带销钉）的受力图。,D,B,解：,杆BD为二力杆。,D,K,C,A,B,E,9/21/2024,7,A,C,B,2,. 杆AB（,B,处仍不带销钉）,的受力图。,D,K,C,A,B,E,9/21/2024,8,E,C,K,D,3,. 杆,DE,的受力图。,D,B,A,C,B,D,K,C,A,B,E,9/21/2024,9,B,5,. 轮,的受力图。,D,K,C,A,B,E,9/21/2024,10,6,. 销钉B的受力图。,B,D,B,A,C,B,B,D,K,C,A,B,E,9/21/2024,11,7,. 整体的受力图。,D,K,C,A,B,E,D,K,C,A,B,E,9/21/2024,12,8,. 销钉B与滑轮,一起的受力图,。,B,D,K,C,A,B,E,9/21/2024,13,C,A,B,9,. 杆AB,，,滑轮,，,以及重物、钢绳（包括销钉B）一起的受力图。,D,K,C,A,B,E,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,14,重为,G,= 980 N,的重物悬挂在滑轮支架系统上，如图所示。设滑轮的中心B与支架ABC相连接，AB为直杆，BC为曲杆，B为销钉。若不计滑轮与支架的自重，画出各构件的受力图,。,A,B,C,D,E,F,I,H,0.6 m,0.8 m,M,补充例题3,9/21/2024,15,A,B,解：,1. 杆 AB（二力杆）,的受力图。,2. 杆 BC,（也为二力杆）的受力图。,B,C,A,B,C,D,E,F,I,H,0.6 m,0.8 m,M,J,J,3.杆J（二力杆）的受力图,9/21/2024,16,B,3,. 轮,B,(,B,处不带销钉）的受力图。,4,. 销钉 B,的受力图。,B,F,H,B,C,A,B,A,B,C,D,E,F,I,H,0.6 m,0.8 m,M,9/21/2024,17,5. 轮,D,的受力图。,6. 轮,I,的受力图。,I,D,E,M,A,B,C,D,E,F,I,H,0.6 m,0.8 m,M,J,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,18,M,A,B,C,D,E,F,H,杆AB有一滑槽，杆CD 中部有一固定于杆CD上的销钉F，销钉可在滑槽中滑动，A，C为铰链，HB为柔绳，E端为固支端，D处作用了主动力偶M，试分析系统受力，画出受力图。,补充例题4,9/21/2024,19,解：,1.杆AB（带销钉A）的 受力图。,A,B,F,M,A,B,C,D,E,F,H,9/21/2024,20,2.杆CD（带销钉C，F）,的受力图,M,F,C,D,M,A,B,C,D,E,F,H,9/21/2024,21,3.杆CE的受力图,E,C,A,M,E,M,A,B,C,D,E,F,H,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,22,O,A,B,C,D,圆盘与顶杆，顶杆,CD可在水平滑槽,中滑动，试分析各,部分的受力，并画,出受力图。,补充例题5,9/21/2024,23,解：,1.圆盘的受力图,A,O,B,C,O,A,B,C,D,9/21/2024,24,C,D,2.杆CD的受力图,O,A,B,C,D,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,25,A,P,F,NF,F,TE,C,G,B,E,P,A,F,D,解：,(1) 物体,B,受两个力作用：,(2) 球,A,受三个力作用：,(3) 作用于滑轮,C,的力：,C,F,NG,F,TG,F,TG,F,TD,Q,B,例题,在图示的平面系统中，匀质球,A,重为,P,，借本身重量和摩擦不计的理想滑轮,C,和柔绳维持在仰角是,的光滑斜面上，绳的一端挂着重为,Q,的物体,B,。试分析物体,B,、球,A,和滑轮,C,的受力情况，并分别画出平衡时各物体的受力图。,补充例题6,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,26,E,C,A,B,F,D,B,C,F,B,F,C,解：,1、杆,BC,所受的力：,2、杆,AB,所受的力：,表示法一：,表示法二：,B,D,A,F,F,A,x,F,A,y,F,B,B,A,F,D,F,A,H,F,B,例题,等腰三角形构架,ABC,的顶点,A、B、C,都用铰链连接，底边,AC,固定，而,AB,边的中点,D,作用有平行于固定边,AC,的力,F,，如图113(a)所示。不计各杆自重，试画出,AB,和,BC,的受力图。,补充例题7,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,27,例题1-3 如图所示压榨机中，杆,AB,和,BC,的长度相等，自重忽略不计。,A,，,B,，,C,，,E,处为铰链连接。已知活塞,D,上受到油缸内的总压力为,F,= 3kN，,h,= 200 mm，,l,=1500 mm。试画出杆,AB,，活塞和连杆以及压块,C,的受力图。,D,E,A,B,C,l,l,h,补充例题8,9/21/2024,28,F,A,B,A,解：,1.杆,AB,的受力图。,2,. 活塞和连杆的受力图。,3,. 压块,C,的受力图。,C,B,x,y,F,Cx,F,Cy,F,CB,y,x,F,F,BC,F,AB,D,E,A,B,C,l,l,h,江苏工业学院机械系力学教研室,9/21/2024,29,方法1,A,处为固定铰链支座，解除约束后，有一个方向未知的约束力，这一约束力可以分解为水平和铅垂方向的两个分力,F,Ax,F,Ay,；,B,处为辊轴支座，其约束力,F,B,的作用线垂直于支承面。,9/21/2024,30,方法2,应用三力汇交的平衡原理：,刚体,ADCB,在,A,处的一个方向未知的约束力,F,A,、,B,处的一个方向已知的约束力,F,B,、主动力,F,作用下处于平衡，因而三个力的作用线必然汇交于一点,C。,9/21/2024,31,方法1,A,处为固定铰链支座，解除约束后，有一个方向未知的约束力，这一约束力可以分解为水平和铅垂方向的两个分力,F,Ax,F,Ay,；,B,处为辊轴支座，其约束力,F,B,的作用线垂直于支承面。,9/21/2024,32,方法2,应用三力汇交的平衡原理：,刚体,ACB,在,A,处的一个方向未知的约束力,F,A,、,B,处的一个方向已知的约束力,F,B,、主动力,F,作用下处于平衡，因而三个力的作用线必然汇交于一点,B。,9/21/2024,33,常见错误分析,F,A,能平衡吗？,一定要根据约束的性质分析约束力！,一定要应用平衡的概念检验结果的正确性。,9/21/2024,34,本例要确定棘轮的受力。棘轮在,A,处的一个方向未知的约束力,F,A,、,O,处的一个方向已知的约束力,F,O,、主动力,W,作用下处于平衡。由于,F,A,、,F,O,的作用线都不能确定，所以不能应用三力汇交的平衡原理,。,但是，构件,O,1,A,在,O,1、,A,二处各有一个方向未知的约束力，根据二力平衡原理，为了保持构件,O,1,A,平衡这两个力的作用线必须沿着,O,1,、,A,的连线方向,。,9/21/2024,35,但是，构件,O,1,A,在,O,1,A,二处各有一个方向未知的约束力，根据二力平衡原理，为了保持构件,O,1,A,平衡这两个力的作用线必须沿着,O,1,、,A,的连线方向,。,O,1,A,分析了构件,O,1,A,的受力后，根据作用与反作用定律即确定棘轮上,A,处的约束力,F,A,的,方向,。,F,A,F,O,1,9/21/2024,36,因为,C、D、E,三处均为铰链约束，所以这三处都有一个方向未知的约束力。,对于,DE,杆，,D、E,中间没有外力作用，所以是二力杆，于是可以画出其受力图 。,对于,CE,杆，,C、E,二处虽然是铰链约束，但,C、E,之间有外力,F,作用，所以不是二力杆。,作用在,CE,杆的,C、E,二处约束力，方向可以根据三力平衡汇交确定。,9/21/2024,37,这里，要注意,DE,杆与,CE,杆在,E,处的受力,F,E,和,F,E,互为作用与反作用。,9/21/2024,38,对于,CD,杆，,D、C,二处的受力，可以，所以根据,CE,和,DE,杆在,C、D,二处的受力以及作用与反作用原理确定。,B,处为滑动轴承，其约束力,F,B,垂直于,CD,的轴线方向，即水平方向，,A,处为止推轴承，该处除了水平约束力,F,Ax,外，还有铅垂方向的约束力,F,Ay,。于是可以画出其受力图 。,9/21/2024,39,首先判断有没有二力杆；,然后判断有没有三力汇交；,注意：,根据约束性质确定约束力,正确应用作用与反作用原理,9/21/2024,40,思考问题,C,如果将,C,处的销钉作为隔离体，,AC,和,BC,杆在,C,处的约束力是不是作用与反作用关系。,9/21/2024,41,9/21/2024,42,