构件静力学分析.ppt

模块二、构件的静力学分析 掌握静力学的基本概念 掌握静力学公理 理解约束、约束反力与受力图 2.3 约束、约束反力与受力图 2.3.1约束和约束反力的概念： [例1] P29 2-1 * * 静力学只研究刚体，刚体是指受力时不变形的物体. 力的单位，采用国际单位时为： 或 牛顿（N） 千牛( kN ) 2.1静力学的基本概念 力的概念： 力是物体间的相互作用，其效果是使物体 的运动状态发生改变或物体发生变形 外效应：运动状态改变。(理力） 内效应：变形。（材力） 三要素：大小、方向、作用点。 力的图示： F P 文字符号： 2.1静力学的基本概念 箭头，代表力的指向 力的作用线 线段长度代表力的大小 线段的起点或终点为力的作用点 2.1静力学的基本概念 力系： F1 F2 Fn 平衡力系： F2 F1 Fn 若平衡，则称为平衡力系。 同时作用在物体上的一群力。 等效力系： = P1 P2 Pn 若两个力系对同一物体的作用效果相同，则互称为等效力系。 合力、分力： F1 Fn F2 F1 Fn F2 = FR 若一个力和一个力系等效，则该力称为合力，力系中各力称为此力的分力 2.1静力学的基本概念 1、公理一（二力平衡公理）： F1 F2 若刚体受二力作用而平衡，则必、充条件为：此二力等值、反向、共线。 （1）适于刚体。 2.2静力学公理 二力构件（二力杆）： 只受二力作用而平衡的构件或杆件。 F1 F2 F1 F2 （拉杆）（压杆） 受力特点：所受两力必沿两力作用点连线 2.2静力学公理 2、公理二（加、减平衡力系公理）：　　　　　　　　　　 在作用于刚体上的任一力系中，加上或 减去任一个平衡力系，并不改变原力系对刚 体的作用 F1 F2 F3 P1 P2 = F1 F2 F3 （适于刚体） 2.2静力学公理 推论一（力的可传性原理） 作用在刚体上的力可沿其作用线移动，而不改变该力对刚体的作用效应。 = F F2 F1 F1 （令F1=F2=F） （适于同一个刚体） 2.2静力学公理 3、公理三（力的平行四边形法则）： 作用于物体上同一点的两个力可以合成为 作用于该点的一个合力，它的大小和方向由这 两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对 角线来表示。 矢式：R=F1+F2 F1 F2 R 2.2静力学公理 矢式：R=F1+F2 F1 F2 R F2 F1 R （逆过程也成立，一般正交分解） F1 F2 F 力三角形法则: 2.2静力学公理 5、推论二（三力平衡汇交定理） 　　刚体受不平行的三力作用而平衡时，此 三力作用线必共面，且汇交于一点。 证： = F1 F2 F3 F3 F2 F1 R o o A B C C 1、只适于刚体 2、三力汇交一点，只是平衡的必要条件 3、三力构件，若已知三力作用点和任两力作 　 用线则可定出第三力作用线。 6、公理四（作用、反作用定律） 　　两物体间相互作用的一对力，总是等值、 反向、共线，并分别作用在这两个物体上。 G G N N （1）适于任何物体。 （2）（G、N）是平衡力； 　　 N 是作用力，N/ 是反作用力 自由体：能在空中自由运动（飞机、卫星） 非自由体:某些方面的运动受到周围物体的 　　　　　限制（灯绳、合页轴、铁轨） （1）约束：阻碍物体运动的限制物 （2）约束反力：约束作用于被约束物体上力 　作用点：接触处 方 向：永远与所限制的运动方向相反 大 小：未知待求 （被动力） （3）主动力：约束反力以外的其它力 　 能主动引起物体运动的力。 主动力大小一般已知（重力、风力、牵引力） 2.3.1约束和约束反力的概念： 约束反力：作用在接触点，方向沿绳索中心线背离被约束体 1、 柔性约束 P P F S1 S1 S2 S2 特点：由柔性物体构成的约束。 柔绳、链条、胶带构成的约束 2.3.2几种常见的约束及反力 G G F1 F2 F1 F2 F1 F2 G G FA FB FC FD FE A B C D E FA FB FC FD 2、光滑接触面约束: (不计摩擦) 特征:只限制沿接触处 公法线做压入光滑面的运动. 公法线 FN 反力:　　作用点:接触处 作用线:沿接触处的公法线 指　向:指向被约束体 B C A FA FB FC G （压力） 2、光滑接触面约束: 光滑接触面约束实例 3、光滑铰链约