力学基本概念.ppt

二、 静力学公理 公理1 二力平衡公理 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：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。 对于变形体而言，二力平衡公理只是必要条件，但不是充分条件。 二、 静力学公理 公理2 加减平衡力系公理：在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 推论1 力的可传性原理 作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用效应。（如图） 平面一般力系的简化 1.力的平移定理 静力学公理 公理3 力的平行四边形公理 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、方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。 静力学公理 推论2 三力平衡汇交原理：刚体受三个力相互作用处于平衡状态，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线通过汇交点。 静力学公理 公理4 作用与反作用公理 两物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且大小相等、方向相反、沿同一条直线，分别作用在这两个物体上。 作用力与反作用力互相依存、同时出现、同时消失，分别作用在相互作用的两物体上。 作用力与反作用力与二力平衡公理中的两个力有着本质的区别。 静力学公理 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，则平衡状态将保持不变。 刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。 在静力学中，主动力往往是给定的，而约束反力是未知的。因此对约束反力的分析，就成为受力分析的重点。由于约束使物体在某一方向不能运动，故约束反力的方向总是与该约束所限制的运动方向相反。根据这一性质，可以确定约束反力作用线的位置及指向。 （1）概念 约束：能限制物体某些运动的其它周围物体。 约束反力(反力)：约束对非自由体的作用。 反力的作用点是约束与非自由体的接触点 反力的方向总是与该约束所能限制的运动方向相反 反力的大小总是未知的。在静力学中可以利用相关平衡条件求出约束反力。 约束和约束反力 （2）约束的基本类型 柔性约束 光滑接触面约束 光滑铰链约束 固定端约束 约束和约束反力 柔性约束及其反力FT 柔性约束特点：柔软易变形，只能承受拉，不能承受压。柔性约束只能限制非自由体沿约束伸长方向的运动而不能限制其它方向的运动。 约束反力：只能是拉力，作用在与非自由体的接触点处，作用线沿柔索背离非自由体。 约束和约束反力 光滑接触面约束及其反力FN 光滑面约束特点：无论两物体间的接触面是平面还是曲面，只能承受压而不能承受拉，只能限制物体沿接触面法线方向的运动而不能限制物体沿接触面切线方向的运动。 约束反力：垂直于接触处的公切面（即沿着接触面的法线方向），而指向非自由体。 约束和约束反力 光滑铰链约束及其反力FN 光滑铰链约束特点：两非自由体相互联接后，接触处的摩擦忽略不计，只能限制两非自由体的相对移动，而不能限制两非自由体的相对转动的约束，包括中间铰链约束、固定铰链约束和活动铰支座三种类型。 约束反力：通过铰链中心，大小、方向均未确定。一般用一对通过铰链中心，大小未知的正交分力来表示。但其中二力构件、活动铰支座的反力方向是可以确定的。 3.约束和约束反力 中间铰链约束 3.约束和约束反力 固定铰链约束 3.约束和约束反力 活动铰支座 3.约束和约束反力 固定端约束及其反力FN 固定端约束特点：一杆插入固定面的力学模型，如车刀与工件分别夹持在刀架和卡盘上，都是固定不动的。 约束反力：固定端既限制了非自由体的垂直与水平移动，又限制了非自由体的转动，故此在平面问题中，可将固定端约束的约束反力简化为一组正交的约束反力与一个约束反力偶。 4.受力图 恰当地选取研究对象，正确地画出构件的受力图是解决力学问题的关键。画受力图的具体步骤如下： 1.明确研究对象，画出分离体； 2.在分离体上画出全部主动力； 3.在分离体上画出全部约束反力。 4.受力图 例 1-1 一重为G的球体A，用绳子BC系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体A的受力图。 4.受力图 例1-2 如图所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接而成。设半拱自重不计，在半拱AB上作用有载荷F，试画出左半拱片AB的受力图。 4.受力图 4.受力图 例1-3 如图曲柄冲压机工作简图，皮带轮重为G，冲头C及连杆BC的重量忽略不计，冲头C所受工作阻力为Q。试画出带轮A、连杆BC、冲