《工程力學(xué)》課件第一章.靜力學(xué)基礎(chǔ)

1、第一篇 靜力學(xué)1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個(gè)力的作用位置和方向，并畫出物體的受力圖2、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）：用一個(gè)簡(jiǎn)單力系等效代替一個(gè)復(fù)雜力系3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平衡條件，并應(yīng)用這些條件解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題 研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）、建立各種力系的平衡條件的科學(xué)剛體：在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離始終保持不變的物體.第一章 靜力學(xué)基礎(chǔ)1-1 靜力學(xué)的基本概念力：物體間相互的機(jī)械作用，作用效果使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn).力是矢量力系：一群力.可分為：平面匯交（共點(diǎn)）力系，平面平行力系，平面

2、力偶系，平面任意力系；空間匯交（共點(diǎn)）力系，空間平行力系，空間力偶系，空間任意力系平衡：物體相對(duì)慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)1-2 靜力學(xué)公理公理1 力的平行四邊形法則 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定，如圖所示。公理2 二力平衡條件 使剛體平衡的充分必要條件最簡(jiǎn)單力系的平衡條件亦可用力三角形求得合力矢合力(合力的大小與) (矢量的和)作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。公理3 加減平衡力系原理推理1 力的可傳性作用

3、在剛體上的力是滑動(dòng)矢量，力的三要素為大小、方向和作用線 在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變厡力系對(duì)剛體的作用。 作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。推理2 三力平衡匯交定理平衡時(shí) 必與 共線則三力必匯交O 點(diǎn)，且共面 作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)。公理4 作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時(shí)存在，同時(shí)消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個(gè)物體上在畫物體受力圖時(shí)要注意此公理的應(yīng)用公理5 剛化原理柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）反之不

4、一定成立，因?qū)傮w平衡的充分必要條件，對(duì)變形體是必要的但非充分的剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡） 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。約束：對(duì)非自由體的位移起限制作用的物體.約束力：約束對(duì)非自由體的作用力約束力大小待定方向與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點(diǎn)接觸處1-3 約束和約束力工程常見(jiàn)的約束1、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束）光滑支承接觸對(duì)非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用 表示2 、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束柔索只能受拉力，又稱張力.用 表示柔索對(duì)物體的約束力沿著

5、柔索背向被約束物體膠帶對(duì)輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力3 、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等）（1） 徑向軸承（向心軸承）約束特點(diǎn)： 軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、軸承孔為約束約束力： 當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，軸與孔在接觸為光滑接觸約束法向約束力約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心當(dāng)外界載荷不同時(shí)，接觸點(diǎn)會(huì)變，則約束力的大小與方向均有改變可用二個(gè)通過(guò)軸心的正交分力 表示 （2）光滑圓柱鉸鏈約束特點(diǎn)：由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀約束力：光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合問(wèn)題，與軸承一樣，可用兩個(gè)正交分力表示其中有作用反作用關(guān)系 一般不必分析銷釘受力，當(dāng)要分析時(shí)，必須把銷釘單獨(dú)取出（

6、3） 固定鉸鏈支座約束特點(diǎn)：由上面構(gòu)件1或2 之一與地面或機(jī)架固定而成約束力：與圓柱鉸鏈相同以上三種約束（經(jīng)向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問(wèn)題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈4、其它類型約束（1）滾動(dòng)支座約束特點(diǎn)：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成約束力：構(gòu)件受到光滑面的約束力(2) 球鉸鏈約束特點(diǎn)：通過(guò)球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動(dòng)，但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng)約束力：當(dāng)忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束問(wèn)題約束力通過(guò)接觸點(diǎn),并指向球心,是一個(gè)不能預(yù)先確定的空間力.可用三個(gè)正交分力表示（3）止推軸承約束特點(diǎn)：止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸向的位

7、移限制約束力：比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束反力，亦有三個(gè)正交分力 （2）柔索約束張力球鉸鏈空間三正交分力止推軸承空間三正交分力（4）滾動(dòng)支座 光滑面（3）光滑鉸鏈（1）光滑面約束法向約束力1-4 物體的受力分析和受力圖在受力圖上應(yīng)畫出所有力，主動(dòng)力和約束力（被動(dòng)力）畫受力圖步驟：3、按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動(dòng)）力1、取所要研究物體為研究對(duì)象（隔離體）畫出其簡(jiǎn)圖2、畫出所有主動(dòng)力例1-1解：畫出簡(jiǎn)圖畫出主動(dòng)力畫出約束力碾子重為 ，拉力為 ， 、 處光滑接觸，畫出碾子的受力圖例1-2 解：取屋架畫出主動(dòng)力畫出約束力畫出簡(jiǎn)圖屋架受均布風(fēng)力 （N/m）， 屋架重為 ，畫出屋架的受力圖例1-3 解：取

8、桿，其為二力構(gòu)件，簡(jiǎn)稱二力桿，其受力圖如圖(b)水平均質(zhì)梁 重為 ，電動(dòng)機(jī)重為 ，不計(jì)桿 的自重，畫出桿 和梁 的受力圖圖(a)取 梁，其受力圖如圖 (c)若這樣畫，梁 的受力圖又如何改動(dòng)? 桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？例1-4 不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱 的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖解：右拱 為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示取左拱 ,其受力圖如圖（c）所示考慮到左拱 三個(gè)力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱 的受力圖，如圖（e）所示此時(shí)整體受力圖如圖（f）所示討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）例1-5不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上