静力学公理和物体的受分析.ppt

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 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 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1 1 例1 2画出下列各构件受力图 例1 2画出下列各构件受力图 例1 2画出下列各构件受力图 例1 3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