[物理]第一章静力学.ppt

化工设备机械基础 主讲　蒋　英 第一篇 工程力学基础 构件在外力的作用下安全可靠工作必须满足的几个力学条件： 1、强度条件 强度是指构件抵抗破坏的能力。 2、刚度条件 刚度是指构件抵抗变形的能力。 3、稳定性条件 稳定性是指构件保持原有平衡状态的能力。 静力学 研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件的科学。 1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图。 2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系。 3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题 。 第一章 物体的受力分析和静力平衡方程 第一节 静力学基本概念 第二节 约束和约束反力 第三节 分离体和受力图 第四节 力的投影 合力投影定理 第五节 力矩 力偶 第六节 力的平移 第七节 平面力系的简化 合力矩定理 第八节 平面力系的平衡方程 第一节 静力学基本概念 一、力的概念及作用形式 1、力的产生有两个条件 （1）力是由物体产生的，没有物体就没有力。 （2）力是由两个物体相互作用产生的。 2、力的表示方法 （1）图示表示： 可以用带箭头的有向线段来表示，线段的长度表示力的大小，箭头所指的方向表示力的方向。 （2）用符号表示： 可以用黑体字如“F”、“P”、“Q”等。 （3）符号加箭头表示： 3、力的类型 （1）体积力和表面力 ①体积力 是分布在物体内部各点的力。（如重力、电磁力） ②表面力 作用在物体表面上的力为表面力。（如接触力、风力） （2）分布力和集中力 ①集中力 力的作用点集中作用在一点上。单位有“牛顿”(N)，千牛顿(KN)； ②分布力 力分布在物体的一段长度上或是分布在物体的一定面积范围内。 　　q——均布力或 　　　均布载荷 单位：“牛顿/米2”(N/m2)，又称作帕（Pa）。 或“牛顿/毫米2”(N/mm2) ，又念做兆帕（ MPa ） 1Mpa=1N/mm2=106N/m2 二、刚体的概念 1、力的外效应 力使物体的运动状态发生改变，这称之为力的外效应。 2、力的内效应 力使物体发生变形，称之为力的内效应。 3、刚体 在力作用下不发生变形的物体 三、力的基本性质 1、力的成对性 作用力与反作用力同时产生，同时消失，而且它们的大小相等、方向相反，作用线在同一条直线上，但它分别作用在两个物体上。 2、力的可传性（图） 所谓力的可传性，是指作用在刚体上的力，可以沿其作用线移到刚体上的任一点而不改变力对该刚体的外效应。 3、力的可合性（图） 作用在物体A点处的两个力F1和F2，可以合成为一个合力R，这个R力对物体的外效应与F1和F2这两个力对物体的总效应相同，这就是力的可合性。 4、力的可分性 一个合力可以分解成两个或更多个分力。 5、力的可消性 一个力对物体所产生的外效应，如果被同时 作用在该物体上的另一个力或另几个力所产生的外效应所抵消，这就是力的可消性。 四、平衡的概念 1、基本概念 （1）平衡 如物体相对于地球静止或作匀速直线运动，则称该物体处于平衡状态。 （2）平衡力系 当物体处于平衡状态时，作用于该物体上的力系称为平衡力系。 （3）刚体的平衡条件 刚体处于平衡状态时作用于刚体上的力系应 满足的条件。 2、三个最简单的平衡定理： （1）二力平衡定理 当一个物体上只作用有两个外力，而该物体又处于平衡状态时，则这两个外力必定大小相等、方向相反，而且两个力的作用线重合。(等值、反向、共线)。 二力构件——只受两个力作用而处于平衡的构件称为二力构件。 （2）三力平衡汇交定理(图） 由不平行的三个力组成的平衡力系必只汇交于一点。 （3）加减平衡力系原理 在刚体上加上或减去一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。 第二节 约束和约束反力 一、基本概念 1、主动力 凡能主动引起物体运动状态改变或使物体有运动状态改变趋势的力，称为主动力。 2、约束反力 约束对被约束物体产生反作用力，阻碍物体运动状态的改变，这个力称为约束反力，简称反力。 3、自由体 能在空间不受限制任意运动的物体称为自由体。 4、非自由体 如果物体受到某些条件的限制，在某些方向不能运动，则这种物体称为非自由体。 5、力系 同时作用在刚体上的一群力称为力系。 6、等效力系 若作用在刚体上的力系可用另一力系代替而不改变其对刚体的作用效果，则称这两个力系为等效力系。 7、力系的简化 用一个简单的等效力系代替作用在刚体上的 一个较复杂的力系。 二、常见的典型平面约束 1、柔索约束 （1）约束的特点有两个： ①只有当绳索被拉直时才能起到约束作用。 ②这种约束只能阻止非自由体沿绳索伸直的方位朝外运动，而限制