清华大学静力学(一).ppt

黄河水利职业技术学院 曾令琴 建筑力学 静力学 静力学 张毅主编；董桂花，徐继忠，潘立常副主编 欢迎学习 张 毅 主 编 董桂花 徐继忠 潘立常 副主编 2006年6月 第1章 静力学基础 第2章 平面汇交力系 第3章 力矩 平面力偶系 第4章 平面一般力系 第6章 材料力学基础 第8章 剪切 第9章 扭转 第5章 空间力系 重心 第7章 轴向拉伸和压缩 第10章 截面的几何性质 第11章 弯曲内力 第12章 弯曲应力 第13章 弯曲变形 第15章 组合变形的强度计算 第14章 应力状态理论和强度准则 第16章 压杆稳定 1.1 基 本 概 念 1.2 静力学公理 1.3 约束与约束反力 1.4 受 力 图 1.5 小 结 本章学习要求 深刻领会力、刚体、平衡的概念，这些是力学中最基本的概念。 深刻理解并熟记静力学公理及其适用范围。 熟练掌握常见约束及其约束反力。这是本章的难点，又是画受力图的基础。 物体的受力分析是本章的重点。要能正确地分析物体的受力情况，准确地画出单个物体和物体系统的受力图，这是解决力学问题的前提和关键。 1.1 基 本 概 念 在任何外力作用下，大小和形状保持不变的物体，称为刚体。 1. 刚体 在本篇中，所研究的物体都是刚体。 实际上，任何物体在力的作用下都将发生变形，但工程中的构件在正常情况下的变形都非常微小，这些微小的变形，对于讨论物体的平衡问题影响甚小，可以忽略不计，而且还可使问题大大简化。 力是物体之间的相互机械作用，这种作用的效果会使物体的运动状态发生变化(外效应)，也会使物体发生变形(内效应)。 物体相互间的机械作用可以归纳为两类。 2. 力 (1) 力的定义 一类是两物体相互接触时，它们之间相互产生的拉力或压力； 一类是地球与物体之间相互产生的吸引力，对物体来说，这吸引力就是重力。 力不能脱离物体出现，而且有力必定至少存在两个物体，有施力体也有受力体。 力对物体的作用效果取决于三个要素：力的大小、方向、作用点。 力的大小反映物体相互间机械作用的强弱程度。 (2) 力的三要素 力的方向表示物体间的相互机械作用具有方向性。 力的作用点表示物体间相互机械作用位置的抽象化。 图1.1 力的图示法 如图1.1所示这种只表示力的大小和方向，并可以从任一点画出的矢量称为力矢。 在国际单位制中，力的单位为N(牛顿)或kN(千牛顿),习惯用的工程单位是kgf,两种单位制的换算关系是：1kgf=9.8N。 (3) 力的单位 (4) 力的作用效用 力对物体的作用同时产生两种效应：运动效应与变形效应。改变物体运动状态的效应称为运动效应(或外效应)；使物体变形的效应称为变形效应(内效应)。 物体相对于地球保持静止或做匀速直线运动的状态，称为平衡。 3. 平衡 作用于物体上的一群力，称为力系。使物体保持平衡的力系，称为平衡力系。物体在力系作用下处于平衡时，力系所应该满足的条件，称为力系的平衡条件。在不改变作用效果的前提下，用一个简单力系代替一个复杂力系的过程，称为力系的简化或力系的合成。对物体作用效果相同的力系，称为等效力系。如果一个力与一个力系等效，则该力称为此力系的合力，而力系中的各个力称为这个合力的分力。 荷载分为集中荷载和分布荷载。线荷载集度的单位是N/m，而面荷载集度、体荷载集度的单位分别是N/m2、N/m3。 4. 力系 5. 荷载 1.2 静力学公理 两个物体间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，沿同一直线，并分别作用在这两个物体上。 1. 作用与反作用公理 图1.2 作用力与反作用力示意图 图1.2所示的物体A对物体B施加了作用力F，同时，物体A也受到物体B对它的反作用力 ，且这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。 作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。 图1.3 二力平衡条件示意图 2. 二力平衡公理 图1.3所示为受两个力作用的刚体，很显然，刚体平衡的条件必须是：两个力FA和FB等值、反向、共线。 在作用于刚体的任意力系中，加上或减去任何一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。 推论：力的可传性原理 3. 加减平衡力系公理 作用在刚体上的力，可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不改变原力对刚体的作用效应。 图1.4 力的可传性原理示意图 作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用于该点，合力的大小和方向由这两个力为边所构成的平行四边形的对角线来表示。 4. 力的平行四边形公理 ， 其矢量表达式为 图1.5 力的平行四边形法则示意图 R= F1+ F2 推论：三力平衡汇