第1章静力学公理和受力分析.ppt

工程力学第一篇静力学部分1-*引言一、平衡：相对惯性系处于静止或匀速直线运动。研究内容：1.力系的平衡；惯性系：对于牛顿第二定律成立的坐标系。在工程上，认为地球的表面为惯性系。力系：作用于同一个物体上的若干力，记为平衡力系：作用于刚体使它保持平衡的力系，也称零力系。二、将力系进行等效的变换，称为力系的简化。作用于同一刚体而效应(外效应)相同的力系，称为等效力系。三、力系的分类：1°平面汇交力系；2°平面力偶系；3°平面一般力系；4°空间一般力系。四、刚体：2.力系的简化。在力的作用下不发生变形的物体，理想化的力学模型。1-*第1章静力学基本公理和受力分析§1–1力的概念与性质§1–2约束与约束反力§1–3物体的受力分析和受力图1-*§1-1力的概念与性质一、力的概念ML1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态。2.力的效应：3.力的三要素：大小，方向，作用点。AF①外效应：使物体的运动状态发生改变，也称运动效应。②内效应：使物体内部结构发生改变，也称变形效应。力用大写字母F表示，不能用小写f表示。1-*二、力的性质(公理)公理1二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等方向相反作用线共线，作用于同一个物体上。平衡等值、反向、共线二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。二力杆1-*ML公理2力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力作用点也在该点上，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来确定。在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。公理3加减平衡力系原理注：公理2是力系简化的手段。FRFR1-*推论1：力的可传性因此，对刚体来说，力的三要素修正为：大小，方向，作用线作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。注：力沿力的作用线可以滑移的条件：1.刚体；2.同一刚体。1-*刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。(在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。)推论2：三力平衡汇交定理[证]∵为平衡力系，∴也为平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共线，∴三力必汇交，且共面。FR1-*公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。注：1°公理4解决刚体系的平衡问题；2°不是平衡力系；3°作用在不同的物体上。公理5刚化原理（解决变形体的平衡）变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体(刚化为刚体)，则平衡状态保持不变。 由公理5知：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。ML1-*§1-2约束与约束反力约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。注：1°约束反力的施力者：约束；2°大小：一般情况下未知，由主动力求得；3°方向：与约束限制的物体的位移方向相反。ML1-*一、柔索约束:约束反力是沿柔索方向拉物体PPFF1F1F2F2PFNFNPFNAFNB二、光滑面约束：沿公法线方向推物体1-*ML三、光滑铰链约束销钉AFAXFAYA中间铰链1.中间铰链：限制了两个物体之间的相互移动，但不能限制相互转动。A1-*2.固定铰支座(固定铰链)FAYFAXFAYFAX1-*3.活动铰支座(滚动支座)FNA1-*FRA4.二力杆用一根不计自重的刚性杆件，两端借助铰链把物体与支座连接起来构成的约束。二力杆对物体的约束反力必沿两铰链中心的连线，其指向可任意假设。1-*5.球形铰链约束