讲稿(哈工大).docVIP

江苏工业学院教案 教 学 内 容 （讲稿） 备注 （包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 第1 章 静力学公理和物体的受力分析 1.1 静力学公理 定义： （1）作用于物体上的一群力称为力系。 （2）如物体在某一力系作用下处于平衡，则此力系称平衡力系。 （3）作用于物体上的某一力系可以用另一力系来代替而不致改变物体的原有状态，则称这四个力系等效。 （4）如一力与某力系等效，则此力称为该力系的合力。 静力学公理，是人们从长期的实践与经验中总结出来的而为人们所公认的客观真理。这些公理说明了作用于物体上力的基本性质。它们是研究力系简化与力系平衡条件的理论基础。 公理： （1）二力平衡公理 作用于刚体上的二力平衡的必要和充分条件是，此二力大小相等、方向相反，旦沿同一直线(简称等值、反向、共线)，如图1—2。 图1-2 这是最简单的力系的平衡条件。必须指出，对于变形体来说，上述二力平衡条件只是必要条件而非充分条件。如图1—3，为软绳受两个等值反向共线的拉力可以平衡，但如受两个等值反向共线的压力，就不能平衡了。 只在两个力作用下处于平衡状态的构件，称为二力构件 (或二力杆)。这种构件在工程上经常遇到。二力构件所受力的特点是：两个力必沿作用点的连线。如图1—4和图l一5。当它们只在两点受力且不计自重时，就是二力构件。 （2） 加减平衡力系公理 在作用于刚体的任意力系上，加上或取去任一平衡力系， 第1页 江苏工业学院教案 教 学 内 容 （讲稿） 备注 （包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 并不改变原力系对刚体的作用效应。 （3） 力的平行四边形公理 作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向是以这两个力为边所做的平行四边形的对角线来表示。 （4） 作用与反作用公理 两物体间相互作用的力，总是大小相等、方向相反、沿同一直线，分别作用在两个互相作用的物体上。 图1-3 图1-4 图1-5 1.2 约束和约束力 1．基本概念： 自由体：可以在空间不受限制地任意运动的物体。例子！ 非自由体：运动受到了预先给定条件的限制的物体。例子！ 约束：事先对物体的运动所加的限制条件。 约束力：约束对被约束物体的作用力，它是一种被动力。 （主动力：使物体运动或有运动趋势的力。） 约束力三要素：作用点：在相互接触处 第 2页 江苏工业学院教案 教 学 内 容 （讲稿） 备注 （包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 方向：与约束所能阻止的物体的运动方向相反。 大小：不能事先知道，由主动力确定。 2．常见约束 ①柔性约束： 概念：像由链条、绳索等柔软的、不可伸长的、不计重量的柔性连接物体构成的约束。 限制的运动：限制物体沿着柔性伸长的方向运动。 约束力方向：沿着绳索，背离物体，是拉力。 其它例子： ②光滑接触面约束 概念：两物体直接接触，不计接触处磨擦而构成的约束。 限制的运动：限制了物体沿过接触点的公法线而趋向接触面方向的运动。 约束力方向：沿过接触点的公法线而指向物体是压力。 更多的例子： 第 3 页 江苏工业学院教案 教 学 内 容 （讲稿） 备注 （包括：教学手段、时间分配、临时更改等） ③光滑铰链约束 活动铰支座 固定铰支座 概念：两个构件钻有同样大小的圆孔，并用与圆孔直径相同的光滑销钉连接而构成的约束。限制的运动：限制物体沿圆柱销的任意径向?剀，而不能限制绕圆柱销轴线的转动和平行圆柱销轴线方向的移动。 约束力分析图 第 4 页 江苏工业学院教案 教 学 内 容 （讲稿） 备注 （包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 约束力三要素： 作用点：接触点，但此点不能事先确定。 方向：沿过接触点的公法线方向，垂直于轴线，是压力。但实际上由于接触点不能事先确定，因而约束力的方向也不能预先确定，通常用两个正交未知分力表示。 大小：由主动力确定。 方向：过轴心，垂直于轴，方向不变，通常用正交合力表示。 ④辊轴支座 概念：铰支座用几个辊轴支承在光滑的支承上，它是光滑接触面约束和光滑铰链约束的复合。 限制的运动：限制了沿支承面法线方向的运动。 约束力： 约束力方向：垂直于支承面，指向求知。 第 5 页 江苏工业学院教案 教 学 内 容 （讲稿） 备注 （包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 1.3 物体的受力分析和受力图 1. 解题步骤： 1、解除约束原理：当受约束的物体在某些主动力的作用下处于平衡，若将其部分