工程力学Gclx1静力学基础课件.ppt
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1、1 1第第第第1 1 1 1章章章章 静力学基础静力学基础静力学基础静力学基础1.1 基本概念与静力学公理基本概念与静力学公理1.2 约束和约束力约束和约束力1.3 研究对象和受力图研究对象和受力图1.4 力矩力矩1.5 力偶及其性质力偶及其性质1.6 力螺旋力螺旋2力的单位:力的单位:牛顿牛顿(N);千牛顿;千牛顿(kN)l力的概念力的概念1定义定义:力是物体间相互的机械作用,这种作用可以改变力是物体间相互的机械作用,这种作用可以改变 物体的运动状态,或者使物体产生形变。物体的运动状态,或者使物体产生形变。2.力的效应:力的效应:运动效应运动效应(外效应外效应)变形效应变形效应(内效应内效应
2、)。3.力的三要素:力的三要素:大小,方向,作用点大小,方向,作用点AFl静力学的基本概念静力学的基本概念3 力系:力系:作用在物体上的一群力。作用在物体上的一群力。平衡力系:平衡力系:物体在力系作用下处于平衡,物体在力系作用下处于平衡,称这个力系为平衡力系。称这个力系为平衡力系。物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。动的状态。l刚体刚体在力的作用下,大小和形状都不改变的物体。在力的作用下,大小和形状都不改变的物体。l平衡平衡4公理公理1 1 力的平行四边形法则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为一个合力,此作用于物体上
3、同一点的两个力可合成为一个合力,此合力也作用于该点,合力的大小和方向由以原两力矢为邻合力也作用于该点,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确定。边所构成的平行四边形的对角线确定。l力平行四边形法则力平行四边形法则l力三角形法则力三角形法则l力的平行四边形法则是复杂力系简化的理论基础。力的平行四边形法则是复杂力系简化的理论基础。6说明说明:对刚体,是充要条件对刚体,是充要条件 二力构件:二力构件:只在两个力作用下平衡的构件。只在两个力作用下平衡的构件。对变形体对变形体(或多体或多体),只是必要条件,只是必要条件7 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系,并不改变原在已知力
4、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。力系对刚体的作用。推论推论1:力的可传性。:力的可传性。作用于刚体上某点的力可沿其作用线移到同一刚体内的作用于刚体上某点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作用。任一点,而不改变该力对刚体的作用。对刚体,对刚体,力的三要素:大小,方向,作用线力的三要素:大小,方向,作用线公理公理3 3 加减平衡力系原理加减平衡力系原理8 刚体受三力作用而平衡,若其中两力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。汇交于同一点,且三力的
5、作用线共面。推论推论2:三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 证证 为平衡力系,为平衡力系,也为平衡力系。也为平衡力系。又又 二力平衡必等值、反向、共线,二力平衡必等值、反向、共线,三力三力 必汇交,且共面。必汇交,且共面。定理得证。定理得证。10公理公理5 5 刚化原理刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡,如将此变形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,其平衡状态保持不变。体刚化为刚体,其平衡状态保持不变。刚体平衡条件是变形体平衡的必要而非充分条件。研究刚体平衡条件是变形体平衡的必要而非充分条件。研究变形体的平衡问题,可用刚体静力学的平衡理论。变形体的平衡问题,可用刚体静力
6、学的平衡理论。11第第第第1 1 1 1章章章章 静力学基础静力学基础静力学基础静力学基础1.1 基本概念与静力学公理基本概念与静力学公理1.2 约束和约束力约束和约束力1.3 研究对象和受力图研究对象和受力图1.4 力矩力矩1.5 力偶及其性质力偶及其性质1.6 力螺旋力螺旋13大小常常是未知的;大小常常是未知的;方向总是与约束限制的物体的位移方向相反;方向总是与约束限制的物体的位移方向相反;作用点在物体与约束相接触的那一点(或接触面上)。作用点在物体与约束相接触的那一点(或接触面上)。l约束力特点约束力特点15 约束力作用在接触点处,方向沿公法线,指约束力作用在接触点处,方向沿公法线,指向
7、受力物体向受力物体l光滑接触面约束光滑接触面约束16l光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束l圆柱铰链圆柱铰链18l径向轴承径向轴承19l固定铰支座固定铰支座20l活动铰支座(辊轴支座)活动铰支座(辊轴支座)lFN的实际方的实际方向也可以向下。向也可以向下。21l活动铰支座(辊轴支座)活动铰支座(辊轴支座)22l滑槽与销钉(双面约束)滑槽与销钉(双面约束)24l 空间约束:观察物体在空间的六种(沿三轴移动和绕三轴转动)可能的运动中,有哪几种运动被约束所阻碍,有阻碍就有约束反力。阻碍移动为反力,阻碍转动为反力偶。25l球球 铰铰26l 向心轴承,蝶铰链,滚珠(柱)轴承28第第第第1 1 1 1章章章章
8、 静力学基础静力学基础静力学基础静力学基础1.1 基本概念与静力学公理基本概念与静力学公理1.2 约束和约束力约束和约束力1.3 研究对象和受力图研究对象和受力图1.4 力矩力矩1.5 力偶及其性质力偶及其性质1.6 力螺旋力螺旋29l受力分析受力分析 选定研究对象选定研究对象,确定该构件受了几个力,每个力确定该构件受了几个力,每个力的作用位置和力的作用方向的过程。的作用位置和力的作用方向的过程。作用力作用力l物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图l受力图受力图 表示物体受力情况的简明图形,称为受力图。表示物体受力情况的简明图形,称为受力图。主动力主动力(如重力、气体压力等)被动力被动力
9、,即约束力31l 画受力图步骤画受力图步骤:选研究对象选研究对象,取分离体;取分离体;先画主动力;先画主动力;再画约束力。再画约束力。l例例1-1 试画出图示试画出图示O轮和轮和AB杆受力图。杆受力图。l例例 1-2 试画出图示结构整体及各杆的受力图。不计各杆自重。试画出图示结构整体及各杆的受力图。不计各杆自重。lQlAlOlBlClDlElQlAlOlBlClDlElQlAlOlBlClDlEl 例例 1-3画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图l说明:三力平衡必汇交当三力平行时,在无限远处汇交,它是一种特殊情况。l例例1-4 试画出图示结构整体及各梁的受力图。不计各梁自重。试画出图示
10、结构整体及各梁的受力图。不计各梁自重。37l例例1-5 图示支架,图示支架,DE为细绳,不计各杆自重,试分为细绳,不计各杆自重,试分别画出整体、杆别画出整体、杆AC和杆和杆BC的受力图。的受力图。38l另一种受力图画法另一种受力图画法39l画受力图应注意的问题画受力图应注意的问题除重力、电磁力外,接触处必有力,力的除重力、电磁力外,接触处必有力,力的方向由约束类型定。方向由约束类型定。4.不要多画力不要多画力力是物体之间的相互机械作用。对于每力是物体之间的相互机械作用。对于每一个力,应能明确指出其施力体。一个力,应能明确指出其施力体。3.不要漏画力不要漏画力1.明确研究对象明确研究对象-针对所
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