工程力学静力学基本概念与物体受力分析

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一篇,静力学,工程力学,1,静力学主要研究：,物体的受力分析；,力系的简化；,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。,2,第一章 静力学基本概念,与物体的受力分析,3,11,静力学的基本概念,12,约束与约束力,13,物体的受力分析与受力图,第一章 静力学公理与物体的受力分析,4,静力学,第一章 静力学基本概念与物体的受力分析,1-1,静力学基本概念,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。,一,.,刚体,就是在力的作用下，大小和形状都不变的,物体（即刚体内部任意两点间的距离保持不变）。,二,.,平衡,5,三、力和力系的概念,1,力的定义,：,2.,力的效应：,运动效应,(,外效应,),变形效应,(,内效应,),。,3.,力的三要素：,大小，方向，作用点,A,F,力是物体间的相互机械作用。,作用形式,直接接触的作用：压力、摩擦力等,通过场的作用：万有引力、电磁力等,静力学,定位矢量,自由矢量,4.,力的分类,集中力,分布力,6,静力学,载荷集度（分布力作用的强度）：,单位面积上力的大小,q,（,N/cm,2,）,5.,力的单位：,国际单位制：牛顿,(N),；,千牛顿,(kN),6.,力系：,是指作用在物体上的一群力。,F,1,A,B,C,F,2,F,3,平衡力系：,物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。,7.,等效力系：,如果两个力系分别作由于同一物体其效应相同，则这两个力系称为等效力系。,7,静力学,合力：,若一个力和一个力系等效，则称这个力是这个力系,的合力,力系简化：,对一个复杂力系求与其等效的简单力系的过程。,8.,力系分类,平面力系,空间力系,汇交力系,平行力系,任意力系,8,静力学,1-2,约束与约束力,一、概念,位移不受限制的物体叫自由体。,自由体：,位移受限制的物体叫非自由体。,非自由体：,约束力：,约束作用于非自由体上的力称为约束力。,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。）,9,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。,约束力特点：,G,G,F,1,F,2,10,静力学,二、约束类型和确定约束反力方向的方法：,1.,柔索：由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束,W,W,F,F,1,F,1,F,2,F,2,绳索类,只能受拉,，约束反力,作用在接触点,，方向,沿绳索背离物体,。,11,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.,光滑支承,(,光滑指摩擦不计,),F,W,W,F,F,A,F,B,F,C,12,静力学,3.,光滑圆柱铰链,固定铰,中间铰,滑动（径向）轴承,二力构件（二力杆）,13,静力学,固定铰支座,F,x,F,y,14,静力学,固定铰支座,F,x,F,y,15,静力学,A,A,中间铰,F,y,F,x,A,F,y,F,x,16,静力学,滑动（径向）,轴承,F,x,F,z,F,z,F,x,17,静力学,二 力 杆,二力构件：只在铰点受两个力而处于平衡的构件。,a .,不计自重；,b.,两端铰接；,c.,杆中间任意位置不受力,F,A,约束力：过铰点沿两铰点连线指向或背离受力物体。,18,静力学,4,.,活动铰链支座（辊轴支座）,F,的实际方向也可以向下,F,19,静力学,活动铰支座（辊轴支座）,F,A,20,静力学,滑槽与销钉,（双面约束）,F,21,静力学,5,.,光滑球铰链,F,x,F,z,F,y,F,x,F,y,F,z,22,静力学,止推轴承,F,x,F,z,F,y,F,x,F,z,F,y,23,静力学,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,。,1-3,物体的受力分析和受力图,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：即约束力。,一、受力分析,24,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,F,E,F,D,F,D,F,Ax,F,Ay,F,B,25,静力学,例,2,尖点问题,F,A,F,B,F,C,26,静力学,F,B,F,E,E,B,F ,Cy,F ,Cx,F,H,A,B,D,E,C,例,3,F,F,H,A,B,D,E,C,F,Ax,F,Ay,F,B,F,F,Ax,F,Ay,F,H,F,D,F,Cx,F,Cy,C,D,A,F,27,静力学,例,4,画出下列各构件的受力图,F,E,F,H,F,Bx,F,By,E,F,D,F,C,F,Ax,F,Ay,F,By,F,Bx,F,C,F,D,F,E,F,H,F,Ax,F,Ay,28,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,29,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。,3,、不要画错力的方向,即受力图一定要画在分离体上。,4,、受力图上不能再带约束。,30,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。,5,、受力图上只画外力，不画内力。,6,、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相,互协调，不能相互矛盾。,7,、正确判断二力构件。,31,静力学,本章结束,32,