第一章物體的受力分析課件

第一篇靜力學(xué)第一篇靜力學(xué)（1）靜力學(xué)：

研究物體在力系作用下的平衡條件及其應(yīng)用的科學(xué)。（2）力系：

指作用在物體上的一群力。（3）平衡：

物體相對于慣性參考系處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。（4）平衡力系：

一個(gè)物體在某個(gè)力系作用下處于平衡狀態(tài)，則該力系為平衡力系。靜力學(xué)引言1、基本概念（1）靜力學(xué)：靜力學(xué)引言1、基本概念2、靜力學(xué)的研究內(nèi)容：(1)物體受力分析：物體受力有兩類.既主動力和約束反力。(2)力系的簡化：用簡單力系代替復(fù)雜力系，總效果不變。(3)物體在力系作用下的平衡條件和力系的平衡方程。2、靜力學(xué)的研究內(nèi)容：剛體和力的概念§1-1

靜力學(xué)公理§1-2約束和約束反力

結(jié)論與討論§1-3物體的受力分析和受力圖第一章靜力學(xué)公理和物體的受力分析剛體和力的概念§1-1靜力學(xué)公理§1-2約束和約束反剛體和力的概念1.剛體的概念剛體是抽象化、理想化的力學(xué)模型理論力學(xué)研究的物體都是剛體。剛體力學(xué)在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變的物體。理想模型靜力學(xué)剛體靜力學(xué)剛體和力的概念1.剛體的概念剛體是抽象化、理想化的力學(xué)2.力的概念（2）作用效應(yīng)：

①使物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變——運(yùn)動效應(yīng)或外效應(yīng)，如位置、速度、加速度等（理力）；

②使物體發(fā)生變形——變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)（材力）。（1）作用方式：①直接接觸作用；②間接作用，如磁場、電場、重力場等。力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化。2.力的概念（2）作用效應(yīng)：①使物體的運(yùn)動A（3）力的三要素及其表示：力的大小力的方向力的作用點(diǎn)力的三要素（定位矢量或固定矢量）（4）力的單位用矢量表示力的作用線N（牛頓）、kN（千牛）國際單位制（SI）：A（3）力的三要素及其表示：力的大小力的三要素（定位矢量或固公理1力的平行四邊形法則

F1F2FRFROF1F2FR=F1+F2（幾何和或矢量和）

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角線確定?！?-2靜力學(xué)公理AFR大小？方向？力的三角形法則公理1力的平行四邊形法則F1F2FRFROF1

作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充要條件是：這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。F1F2公理2二力平衡條件AB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作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充要條件是：這二力構(gòu)件：只受兩個(gè)力作用下平衡的構(gòu)件(二力桿)特點(diǎn)：除大小相等，方向相反，作用于同一條直線外，這兩個(gè)力必沿作用點(diǎn)的連線方向FCFDDCBAF作用：用于確定力的方向CD二力構(gòu)件：只受兩個(gè)力作用下平衡的構(gòu)件(二力桿)特點(diǎn)：除大小相公理3加減平衡力系原理

在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。推理1力的可傳遞性作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變該力對剛體的作用。AFABFF1

F2BAF

作用于剛體上的力——滑動矢量BECAFDF？柔性環(huán)？公理3加減平衡力系原理在已知力系上加上或減去任意的推理2三力平衡匯交定理

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)力的作用線通過匯交點(diǎn)。CBOAF3F1F2F1F2F12推理2三力平衡匯交定理作用于剛體上三個(gè)相互平衡的作用：用于確定力的方位FCFDDCBAFCDABFFD’FA作用：用于確定力的方位FCFDDCBAFCDABFFD’FA公理4作用與反作用定律

作用力和反作用力總是同時(shí)存在，兩力的小相等、方向相反，沿著同一直線，分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。公理5剛化原理

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。注意：在畫圖時(shí)要注意此公理的應(yīng)用；與二力平衡條件相區(qū)別。柔性體(受拉平衡)剛體(受壓平衡)柔性體(受壓不平衡)剛化為剛體(仍平衡)公理4作用與反作用定律作用力和反作用力總是同時(shí)§1-2約束和約束反力1、自由體—位移不受限制的物體。2、非自由體—位移受到限制的物體。3、約束

——對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體。(限制非自由體運(yùn)動的條件)4、約束力（約束反力）—約束對被約束物體（非自由體）施加的力。一、基本概念約束反力特點(diǎn)：①大小常常是未知的,隨主動力的變化而變化；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反。§1-2約束和約束反力1、自由體—位移不受限制的物體。二、工程中常見的幾類約束1、柔性體約束—柔繩、鏈條、膠帶等構(gòu)成的約束（1）柔繩構(gòu)成的約束二、工程中常見的幾類約束1、柔性體約束—柔繩、鏈條、膠帶等構(gòu)（2）膠帶構(gòu)成的約束F1F2（2）膠帶構(gòu)成的約束F1F2膠帶構(gòu)成的約束膠帶構(gòu)成的約束（3）鏈條構(gòu)成的約束ABO1O2O1O2（3）鏈條構(gòu)成的約束ABO1O2O1O2反力特征:方位—沿柔性體軸線指向—背離被約束物體（受拉）只限制物體沿柔性體伸長方向的運(yùn)動。

約束特征：柔性體約束小結(jié)：反力特征:方位—沿柔性體軸線指向—背離被約束物體（受拉）2、光滑接觸面約束FFF2、光滑接觸面約束FFF第一章物體的受力分析ppt課件齒輪傳動凸輪傳動齒輪的嚙合面FRFR’壓力角齒輪傳動凸輪傳動齒輪的嚙合面FRFR’壓力角約束特征：光滑面約束小結(jié)：只限制物體沿公法線趨向于支承面方向的運(yùn)動。反力特征：方位—沿接觸處的公法線。指向—指向被約束物體（受壓）。ABCFNAFNBFNC約束特征：光滑面約束小結(jié)：只限制物體沿公法線趨向于支承面方向雙面約束：面接觸或者線接觸：用集中力表示,約束特征與點(diǎn)接觸相同。ABC假定一個(gè)方向FC雙面約束：面接觸或者線接觸：用集中力表示,約束特征與點(diǎn)接觸相3.光滑圓柱形鉸鏈約束ABABF3.光滑圓柱形鉸鏈約束ABABF光滑圓柱形鉸鏈約束特征小結(jié)：K方向不定約束特征：只限制物體沿圓柱形徑向的運(yùn)動。不限制其軸向和繞軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。本質(zhì)上屬光滑面約束。反力特征：方位—沿銷釘?shù)膹较蛑赶颉赶虿欢ǎ俣▋苫ハ啻怪狈至浚〢BABFABFyFx光滑圓柱形鉸鏈約束特征小結(jié)：K方向不定約束特征：只限制物體沿(1)固定鉸鏈支座AAAAFAAFAxFAyq(1)固定鉸鏈支座AAAAFAAFAxFAyq(2)活支鉸鏈（中間鉸）CCFCxFCyABCFB2xFB2yBBFB1yFB1xBB(2)活支鉸鏈（中間鉸）CCFCxFCyABCFB2xFB第一章物體的受力分析ppt課件4.輥軸鉸鏈支座（可動鉸支座）4.輥軸鉸鏈支座（可動鉸支座）輥軸支座約束特征小結(jié)：約束特征：只限制垂直于支承面方向的運(yùn)動。反力特征：方位—通過銷釘中心，垂直于支承面。指向—指向待定（常假定）。輥軸鉸鏈支座結(jié)構(gòu)形式：輥軸鉸鏈支座約束簡化：FFAAF輥軸支座約束特征小結(jié)：約束特征：只限制垂直于支承面方向的運(yùn)思考：實(shí)際約束簡化及反力確定固定鉸鏈支座活動鉸鏈支座思考：實(shí)際約束簡化及反力確定固定鉸鏈支座活動鉸鏈支座請你思考1請你思考2請你思考1請你思考2請你思考3請你思考4請你思考3請你思考4§1-3物體的受力分析和受力圖1、物體的受力分析確定物體受了幾個(gè)力，每個(gè)力的作用位置和力的作用方向。2、主動力與被動力主動力：促使物體運(yùn)動或有運(yùn)動趨勢的力，其大小和方向都已知。如重力、水壓力等。被動力：由主動力引起并隨其變化的力，其大小和方向都不知。如約束反力。3、受力圖—施力物體對研究對象的所有作用力的簡圖?！?-3物體的受力分析和受力圖1、物體的受力分析確定物體★畫受力圖的步驟和注意事項(xiàng)（1）步驟①確定研究對象②畫主動力③根據(jù)約束類型，正確地畫上相應(yīng)的約束反力切不可單憑主觀臆想推測或簡單地根據(jù)主動力的方向去推想約束反力的方向★畫受力圖的步驟和注意事項(xiàng)（1）步驟①確定研究對（2）幾點(diǎn)注意①不要漏畫約束反力，有接觸的地方就有力。②不要多畫力，對于畫出的每一個(gè)力應(yīng)明確其施力體。③當(dāng)分析兩物體間的相互作用力時(shí)，要注意檢查這些力的箭頭是否符合作用力與反作用力的關(guān)系。④當(dāng)研究系統(tǒng)平衡時(shí)，在受力圖上只畫出外部物體對研究對象的作用力（外力），不畫成對出現(xiàn)的內(nèi)力。⑤當(dāng)研究系統(tǒng)平衡時(shí)，整體和局部保持一致。（2）幾點(diǎn)注意①不要漏畫約束反力，有接觸的地方就有力。②不要ACBABCPFAFNBFBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAyP例題1例題2ACBABCPFAFNBFBFFCBACBACBAFBFFAABDCG例題3重物重G=20kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計(jì)并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。解：1.桿AB的受力圖。2.桿BC的受力圖。ABFABFCBBCABDCG例題3重物重G=20kN,用鋼絲繩掛在支BFBCFBAF2F1D3.滑輪B(帶銷釘）的受力圖。4.滑輪B(不帶銷釘）的受力圖。FBxF2F1FByABDCGBFBCFBAF2F1D3.滑輪B(帶銷釘）的受力圖。4DⅡKCABEⅠG例題4如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB，DE及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在K處，另一端繞過定滑輪Ⅰ和動滑輪Ⅱ后拴在銷釘B上。重物的重量為G，各桿和滑輪的自重不計(jì)。（1）試分別畫出各桿，各滑輪，銷釘B以及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖；（2）畫出銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖；（3）畫出桿AB，滑輪Ⅰ，Ⅱ，鋼繩和重物作為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)的受力圖。

解：

1.桿BD（B處為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D。2.桿AB（B處仍為沒有銷釘?shù)目祝〧BDFDBDBACBFAFCyFCxFBxFByDⅡKCABEⅠG例題4如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB，ECKD3.桿DE的受力圖。FKFEyFEx4.輪Ⅰ(B處為沒有銷釘?shù)目祝?，的受力圖。BⅠFB1yFB1xDⅡKCABEⅠG5.輪Ⅱ的受力圖。ⅡF2F1FB6.銷釘B的受力圖。BECKD3.桿DE的受力圖。FKFEyFEx7.整體的受力圖。DⅡKCABEⅠGFAFExFEy8.銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖。9.桿AB，滑輪Ⅰ，Ⅱ以及重物、鋼繩（包括銷釘B）一起的受力圖。DⅡKCABEⅠGBⅡCABⅠFCyGFAFCx7.整體的受力圖。DⅡKCABEⅠGFAFExFEy8.ABDCG1G2例題5水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸鏈連接。勻質(zhì)梁重G1，其上放一重為G2的電動機(jī)。如不計(jì)桿CD的自重，試分別畫出桿CD和梁AB（包括電機(jī)）的受力圖。

1.斜桿CD的受力圖。解：2.梁AB（包括電動機(jī)）的受力圖。CDFDFCABDFAyFAxG1G2ABDCG1G2例題5水平梁AB用斜杠支撐，A，C，F(xiàn)ABCDEH例題6梯子的兩部分AB和AC在A點(diǎn)鉸接，又在D，E兩點(diǎn)用水平繩連接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不計(jì)，但在AB的中點(diǎn)處作用一鉛直載荷F。試分別畫出梯子的AB，AC部分以及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。解：ABHDFAyFFAxFBACEFCABCDEHFFBFCFABCDEH例題6梯子的兩部分AB和AC在A點(diǎn)鉸接，又BECAFD例題7等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點(diǎn)A，B，C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點(diǎn)D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖所示。不計(jì)各桿自重，試畫出桿AB和BC的受力圖。解：1.桿BC的受力圖。2.

桿AB的受力圖。FBFCBCBDAFFAxFAyFBBDAHFFAFBBECAFD例題7等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點(diǎn)A，B

ABCGq例題8屋架如圖所示。A處為固定鉸鏈支座，B處為活動支座擱在光滑的水平面上。已知屋架自重G，在屋架的AC邊上承受了垂直于它的均勻分布的風(fēng)力，單位長度上承受的力為q。試畫出屋架的受力圖。屋架的受力圖解：ABCGFAyFAxFBq