静力学公理和物体的受分析

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第一章 静力学公理和物体的受力分析,提 纲,第一节：静力学公理,第二节：约束和约束力,第三节：物体的受力分析和受力图,第一节 静力学公理,公理1 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。合力的作用点也在该点，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确定。,公理2 二力平衡条件,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：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。,说明：对刚体来说，上面的条件是 充要的。,对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)。,二力体：只在两个力作用下平衡的刚体 叫二力体。若杆类构件，则称为二力杆,二力杆,公理3 加减平衡力系原理,在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变厡力系对刚体的作用。,推理1 力的可传性,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。,作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。,推理2 三力平衡汇交定理,公理4 作用和反作用定律,作用力和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。,例,吊灯,公理5 刚化原理,变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。,公理,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。,第二节 约束和约束力,基本概念,工程中常见的约束类型,一、基本概念,自由体：,位移不受限制的物体。,非自由体：,位移受到限制的物体。,约束：,对非自由体的某些位移起限制作用的周围,物体。,约束力：,从力学角度看约束对物体的作用，实际,上就是力，这种力称为约束力。,二、工程中常见的约束类型,1、具有光滑接触面的约束,光滑支承面对物体的约束力，作用在接触处，方向沿接触表面的公法线并指向被约束的物体。,P,N,N,P,N,A,N,B,2、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束,绳索对物体的约束力，作用在接触点，方向沿着绳索背离物体。,S,1,S,1,S,2,S,2,3、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等）,（1）向心轴承（径向轴承）,方向可任意假定,（2）圆柱铰链和固定铰链支座,圆柱铰链：简称铰链。由销钉将两个钻有同样大小孔的构件连接在一起组成。,固定铰链支座：简称固定铰支。铰链连接中有一个固定地面或机架上作为支座。,注意：光滑铰链约束的特点是只限制两物体径向的相对移动，而不限制两物体绕铰链中心的相对转动及轴向的位移。,4、其他约束,（1）滚动支座,在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成,注意：约束力必垂直支撑面，且经过铰链中心。,（2）球铰链,通过圆球或球壳将两个构件连接在一起的约束。,（3）止推轴承 止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制。,第三节 物体的受力分析和受力图,受力分析过程,受力图,画受力图应该注意的问题,一、受力分析过程,确定构件受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方向，这种分析过程成为物体的受力分析。,作用在物体上的力分为两类：,a）主动力：重力、风载荷等，一般已知。,b)被动力：约束力，一般为未知。,受力分析过程:（四步）,选取研究对象；,取分离体；,画出主动力；,画出约束力。,二、受力图,例11,例12 画出下列各构件受力图。,Q,A,O,B,C,D,E,例12 画出下列各构件受力图。,Q,A,O,B,C,D,E,例12 画出下列各构件受力图。,Q,A,O,B,C,D,E,Q,A,O,B,C,D,E,Q,A,O,B,C,D,E,例13 画出下列各构件的受力图,三、画受力图应该注意的问题,1、不要漏画力:,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。,3、不要画错力的方向,约束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。,4、受力图上不能再带约束。即受力图一定要画在分离体上。,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。,5,、受力图上只画外力，不画内力。,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。,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。,