工程力學與材料力學第一章靜力學基本概念與物體受力

第一篇靜力學第一章靜力學基本概念與物體受力分析理論力學是研究物體機械運動一般規(guī)律的科學

靜力學：研究受力物體在力系作用下的平衡運動學：從幾何角度研究物體的運動動力學：研究受力物體的運動與作用力之間的關系靜力學主要研究：物體的受力分析；力系的簡化；力系的平衡條件§1-1靜力學基本概念1.

變形體與剛體剛體：在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點之間的距離始終保持不變。剛體是抽象化的力學模型。理論力學研究的物體都是剛體。變形體：

任何物體在力的作用下都要產(chǎn)生變形變形體剛體

實際物體能否簡化為剛體，主要取決于所研究問題的性質(zhì)。2.力的概念作用方式：直接接觸作用；如壓力、摩擦力等。

間接作用;如磁場、電場、重力場等。作用效應：運動效應:(外效應)變形效應:(內(nèi)效應)使物體的機械運動發(fā)生變化。使物體發(fā)生變形。力是物體間相互的機械作用，這種作用使物體的機械運動狀態(tài)發(fā)生變化。力的三要素及其表示：力的作用線AF(1)力的大小(2)力的方向(3)力的作用點力的三要素FF0可用一矢量表示FF=

FF0力的單位：N（牛頓）、kN（千牛）力的分類:按作用力分布的面積:集中力:力的作用集中于一點；分布力:物體間的作用力分布在一定的面積或體積上。指物體相對于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運動。平衡條件：平衡：

使剛體處于平衡狀態(tài)時，力系所滿足的一定條件。3.平衡的概念力系的分類：

按力系中各力作用線在空間的位置分布，將力系進行分類：平面力系空間力系匯交力系平行力系任意力系力系：作用在物體上的一組力平衡力系：一個作用于剛體而使其保持平衡的力系

4.力系的概念

5.力系等效的概念：

兩個不同的力系，如果對同一物體產(chǎn)生相同的外效應，則稱該兩力系相互等效。說明：理論力學中，力系等效只要求外效應相同。ABAB2FFF基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對物體的作用效果相同的兩個力系。平衡力系——能使剛體維持平衡的力系。分力——一個力等效于一個力系，則力系中的各力稱為這個力（合力）的分力。合力——能和一個力系等效的一個力?！?-2靜力學公理公理是人們在生活和生產(chǎn)實踐中長期積累的經(jīng)驗總結(jié)，又經(jīng)過實踐反復檢驗，是符合客觀實際的最普遍、最一般的規(guī)律。靜力學公理是靜力學中已被實踐反復證實并被認為無須再證明的真理。它們是研究靜力學的理論基礎。公理一二力平衡公理作用于剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的充要條件是：這兩個力的大小相等，方向相反，且在同一直線上。F1F2AB注意：公理對于剛體的平衡是充要條件，而對變形體僅為平衡的必要條件。F1=F2在兩個力作用下處于平衡的構件稱為二力構件。二力構件:公理二加減平衡力系公理在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對于剛體的作用。

若作用在剛體上的力系可由另一力系代替而不改變它對剛體的效應，則稱這兩個力系為等效力系。等效力系：加減平衡力系原理：推論一力的可傳性

作用于剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點，并不改變該力對剛體的作用。AFABFF1

F2BAF2作用于剛體上的力——滑動矢量力的三要素為大小、方向和作用線。注意他：力的理可傳晌性對幅于變渠形體稍并不起適用宿。例如盲：FF

PP公理躍三傾力枕的平患行四寧邊形義法則F1F2FRFRAF1F2FR=F1+F2作用襯在物頭體上脊同一蹦點的礎兩個尿力,可以獻合成蒙為一健個合筑力。蝕合力沸的作奮用點善也在倦該點餓，合恨力的賭大小邪和方澤向，農(nóng)由這薪兩個振力為贏邊構豎成的控平行看四邊蒙形的惑對角穴線確謹定。A力三英角形惡法推論纖二費三解力平恭衡匯島交定使理作用標于剛體上三大個相即互平齊衡的偏力，權若其腳中兩雀個力德的作散用線鵝匯交閣于一漢點，仁則此希三力尚必在溪同一音平面泄內(nèi)，貌且第甜三個婆力的蠅作用梁線通扯過匯額交點巖。F1FF2A=證明亂：F1F2F3A3AA2A1推論帳二慮三療力平旋衡匯戀交定晴理作用攔于剛體上三麻個相援互平么衡的是力，巷若其系中兩糟個力述的作旺用線項匯交誓于一明點，旁則此階三力封必在蔬同一酷平面唐內(nèi)，紙且第碎三個銷力的消作用籮線通界過匯淘交點累。FA=證明起：F1F2F3A3AA2A1F3A3公理洞四作用嶼與反訂作用填定律作用噴力和脹反作掩用力詞總是昌同時邊存在領，兩片力的芬大小博相等博、方訓向相甩反，售沿著放同一潤直線宋，分腦別作冊用在惹兩個描相互秘作用俊的物家體上抵。注意冤：在畫昂物體豈受力貌圖時捐要注傲意此詞公理胸的應意用．公理傅五剛化喬原理柔性欣體（倚受拉毛力平路衡）剛化坐為剛塊體（參仍平頭衡）反之站不一梨定成過立，爐因?qū)緞傮w忽平衡蔥的充地分必悟要條河件，溫對變托形體焰是必際要的胸但非獎充分懇的．剛體傷（受口壓平周衡）柔性水體（悔受壓蜘不能規(guī)平衡最）若變腰形體許在某磨個力裂系的幕作用最下處損于平恭衡狀訴態(tài)，要則將斗此物登體視劣為剛酸體（剛化）時打其平疤衡狀殼態(tài)不腸受影腿響?！?尼-3約束遷和約賣束力自由峰體——位移蟲不受轟限制卸的物酸體非自割由體——位移薦受到副某些皆限制映的物濁體約束——由周芳圍物劃體所堵構成己的、丟限制娃非自萌由體護位移的條飼件約束溉力的住方向鍬必與撞該約蹲束所改能夠屯阻礙悲的位德移方醬向相稀反，經(jīng)大小釘通常獅是未鋼知的匹。約束野力——約束似對非好自由巖體施路加的請力主動平力——約束南力以長外的組力AG幾點童說明駕：1、約據(jù)束反郵力產(chǎn)灶生的慰原因2、主態(tài)動力宅與約硬束反牙力的沃關系資：（1）主動噸力：能使獨物體刷運動轟或有值運動掘趨勢竄的力衡，如渡重力吩、施加的砍力。3、約轎束反作力三要艘素：（2）約束級反力效：由主脈動力惡引起雹，并收隨主牽動力蘇的改緊變而折改變很。主動院力可執(zhí)獨立農(nóng)存在薪，而疤反力森必須把依賴植于一賀定的未主動肅力。（3）一箭般情嶺況下促，主障動力鬼是給陳定的要，約齊束反隱力是型待求扎的。作用若點：約束廟與被哭約束體物體溪相互播接觸當處。方向穩(wěn)：與約美束所誤能限霧制的跌運動煙的方疼向相癢反。大小艱：根據(jù)農(nóng)主動摧力及等平衡絡條件掉求出楊。工程腿中常趟見的料幾類妨約束1.柔性侮體約句束繩索皮帶——鏈條AAFA反力特征:方位:沿柔性體軸線指向:背離物體(受拉)約束艘特征:只限門制物鬧體沿喉柔性稿體伸脫長方鵝向的笛運動反力特征:方位:沿柔性體軸線指向:背離物體(受拉)約束誦特征:只限御制物快體沿餡柔性沉體伸陽長方跪向的桶運動F1F22.光滑中接觸彩面約烏束凸輪傳動約束砌特征奔：只限脾制物屆體沿億公法顛線趨亦向于霸支承遷面方素向的臟運動反力特征晶：方位:沿接觸處的公法線指向:指向物體（物體受壓）3.光滑犬圓柱地鉸鏈氏約束約束特征：只限制物體沿圓柱形徑向的運動。不限制其軸向和繞軸的轉(zhuǎn)動運動。——屬光滑面約束約束反力特征:方位：沿銷釘?shù)膹较蛑赶颍褐赶虿欢?假定兩互相垂直分量)ABABF固定蘿鉸鏈冷或鉸照支座FyFxF鉸活支商鉸鏈題或中疫間鉸銷釘ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB4.輥軸濕鉸鏈字支座大（可此動鉸映鏈支婚座）約束罪特征屬：只限設制垂墓直于勺支承現(xiàn)面方芹向的崇運動鉤。約束客反力遇特征電：方位：通過銷釘中心，垂直于支承面指向：指向待定（常假定）輥軸鉸鏈暢支座咱約束挑符號遇及反巡壽力表杜示輥軸約束簡化符號輥軸約束反力表示固定涌鉸鏈凡支座咬和輥尾軸支扶座實賺例固定執(zhí)鉸鏈激支座輥軸票支座5.雙鉸足鏈剛結(jié)桿約保束（翻鏈桿鎖約束洲）鏈桿:①兩端用光滑鉸鏈與其它物體連接的剛桿②不計自重③桿上無其它主動力作用鏈桿約束助特征可：只限制仿物體拴沿桿留軸線晚方向蟻的運發(fā)動。約束閣反力粘特征揪：方位：沿鏈桿的軸線方向(或兩鉸鏈的連線方向)指向：指向不定(通常假定)鏈桿約束簡圖鏈桿約束反力鏈桿——二力源桿FAFBACB二力蒙構件能（二滑力桿窄）ABCABABFAFB受力敲圖正延確嗎?CABABFAFBCBDAABFBFA物體慕的受什力分攝析：確定要物體揪受了低幾個界力，微每個榮力的孟作用省位置護和力選的作賄用方增向。受力撲圖：柏施力罷物體蘋對研桂究對譜象的柱所有選作用載力的貍簡圖§1臺-4物體窯的受午力分市析和蕉受力狀圖1.取分款離體松。2.畫出胞對象弦所受貪的全屯部主園動力砍。3.在存尊在約渾束的踢地方脆，按傲約束涂類型短逐一亡畫出令約束反力遵。受力斬圖的牛畫法朱步驟紫：ABCPACBFAFNBP例1重P的均枯質(zhì)圓枝輪在孝邊緣A點用盟繩系午住，岡圓輪基邊緣B點靠桶在光睜滑的遺墻面蛛上。蠶試畫果出圓周輪的貓受力賽圖。FBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAy例2試畫滅出梁AB的受湯力圖岔。BAPCCBACPFCFBFAFC′FBFAxFAy例3試分評別畫摔出左喘、右拋拱及肝整體賓的受裳力圖冠。FAxFAyPACFC′FAxFAyFEFBFDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例4試分死別畫件出每緣瑞個物牛體及順整體緣瑞的受努力圖。CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFA例5圖示也機構畏中，榨當銷齊釘C附于BC桿時俯，試團分別婦畫出饑各桿斥及整焦體的餡受力響圖。FDxFDyFAxFAyOCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例6試分換別畫鏈出每槽個物涂體及獵整體暢的受砍力圖苦。FBxFByFOxFOyAF2BF1ABCFBACMFFBABACF