《工程靜力學基礎(chǔ)》課件

《工程靜力學基礎(chǔ)》ppt課件目錄contents靜力學簡介靜力學基本概念靜力學基本原理受力分析力系的簡化和平衡重心與形心01靜力學簡介研究物體在力的作用下處于平衡狀態(tài)時力的分布和平衡條件的科學。靜力學物體保持靜止或做勻速直線運動的狀態(tài)。平衡狀態(tài)物體上各點受到的力的大小和方向。力的分布物體上所有力的合力為零，即合力矩為零。平衡條件靜力學的定義靜力學的重要性01工程實際中許多問題都需要用到靜力學知識，如建筑結(jié)構(gòu)、機械裝置等。02靜力學是動力學的基礎(chǔ)，是研究物體運動規(guī)律的前提。靜力學為解決實際問題提供了基本的力學模型和計算方法。0303現(xiàn)代靜力學與計算機技術(shù)、有限元方法等結(jié)合，廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域。01靜力學起源于古代希臘的阿基米德等人的研究，主要研究物體的浮力、杠桿平衡等問題。0217世紀，牛頓等科學家在經(jīng)典力學體系中建立了靜力學的基礎(chǔ)理論。靜力學的歷史與發(fā)展02靜力學基本概念力是物體之間的相互作用，是改變物體運動狀態(tài)的原因。在靜力學中，只考慮物體間的平衡狀態(tài)，因此只需考慮大小和方向。力力矩是力和力臂的乘積，描述了力對物體轉(zhuǎn)動效應(yīng)的大小。力臂是從轉(zhuǎn)動軸到力的垂直距離。力矩由兩個或多個力組成的系統(tǒng)。根據(jù)力的作用線是否通過同一個點，可以分為匯交力系和任意力系。力系力、力矩和力系約束是限制物體運動的裝置。根據(jù)約束的性質(zhì)，可以分為柔性和剛性約束。約束約束對被約束物體的作用力。約束力的方向和大小取決于約束的性質(zhì)和被約束物體的運動狀態(tài)。約束力約束與約束力平衡狀態(tài)物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)。平衡方程在平衡狀態(tài)下，物體所受的合力為零，即∑F=0；或者對于平面問題，也可以使用∑Fx=0和∑Fy=0。平衡方程的應(yīng)用通過平衡方程可以求解未知的力和力矩，或者判斷物體的運動狀態(tài)是否可能。平衡狀態(tài)及平衡方程03020103靜力學基本原理二力平衡原理是靜力學的基本原理之一，它表明作用在剛體上的兩個力可以平衡，只要這兩個力大小相等、方向相反且作用在同一條直線上?？偨Y(jié)詞二力平衡原理是靜力學中最基本的原理之一。它指出，如果一個剛體在兩個大小相等、方向相反且作用在同一條直線上的力的作用下保持平衡，則這兩個力是平衡力。這個原理在分析靜力學問題時非常重要，因為它可以幫助我們確定力的平衡狀態(tài)。詳細描述二力平衡原理力的平行四邊形法則是靜力學中描述力的合成與分解的重要法則。它表明，一個力可以分解為兩個或多個分力，分力也可以合成一個合力?？偨Y(jié)詞力的平行四邊形法則是一個基本的幾何原理，用于描述力的合成和分解。根據(jù)這個法則，一個力可以分解為兩個或多個分力，這些分力的大小和方向可以用一個平行四邊形來表示。同樣地，多個力也可以合成一個合力，這個合力的大小和方向可以用同樣的平行四邊形來表示。這個法則在解決靜力學問題時非常有用，因為它可以幫助我們確定力的作用點和方向。詳細描述力的平行四邊形法則虛功原理虛功原理是靜力學中的重要原理之一，它表明在一個平衡系統(tǒng)中，外力所做的虛功總和為零?？偨Y(jié)詞虛功原理是分析靜力學問題時的一個重要概念。它指出，在一個平衡系統(tǒng)中，外力所做的虛功總和為零。這是因為平衡系統(tǒng)的內(nèi)力和為零，因此內(nèi)力所做的虛功總和也為零。這個原理可以幫助我們確定系統(tǒng)中的力和運動狀態(tài)，特別是在分析復雜系統(tǒng)的平衡問題時非常有用。詳細描述04受力分析方法隔離法、整體法、假設(shè)法步驟明確研究對象、將研究對象隔離出來、分析所有作用在研究對象上的力、畫出受力圖受力分析的方法和步驟常見約束及約束力表示如繩索、鏈條、帶等，約束力沿繩索方向如滑輪、軸承等，約束力沿接觸面法線方向如固定在基礎(chǔ)上的物體，約束力大小不定，方向不定如門鉸鏈、車軸等，約束力垂直于連接軸線，通過鉸鏈中心柔性約束光滑面約束固定端約束鉸鏈約束一物塊在水平面上受重力、支持力和向右的拉力作用，求摩擦力。例1例2例3一桿在端點受到垂直向下的力作用，求桿內(nèi)各點的受力情況。一滑輪組在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，求繩索上的拉力。030201受力分析實例05力系的簡化和平衡力的合成將兩個或多個力合并為一個力的過程。力的合成遵循平行四邊形法則，即兩個力合成時，以這兩個力為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線代表合力的大小和方向。力的分解將一個力分解為兩個或多個分力的過程。力的分解方法有正交分解法和斜交分解法等。正交分解法是將力分解為互相垂直的兩個分量，便于分別進行計算。力系的合成與分解物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，稱為平衡狀態(tài)。在平衡狀態(tài)下，物體受到的合力為零。根據(jù)平衡條件，可以建立平衡方程，用于求解未知量。平衡方程有多種形式，如平面力的平衡方程、空間力的平衡方程等。力系的平衡條件與平衡方程平衡方程平衡狀態(tài)平面力系作用在物體上的力系，其各力作用線都位于同一平面內(nèi)，稱為平面力系。常見的平面力系有平面匯交力系、平面平行力系和平面一般力系。平面力系的平衡條件平面力系的平衡條件是合力為零，即所有力的矢量和為零。平面力系的平衡方程根據(jù)平面力系的平衡條件，可以建立平面力系的平衡方程。平面匯交力系的平衡方程是一個標量方程，而平面平行力系和平面一般力系的平衡方程是兩個獨立的標量方程。平面力系的平衡問題06重心與形心重心一個物體的各部分所受重力的合力的作用點。在地球上，物體的重心位置近似等于物體各部分所受重力的平均作用點。計算方法對于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，重心可以通過幾何方法和物理方法計算。幾何方法是根據(jù)物體的幾何形狀和尺寸，通過計算得到重心位置；物理方法則是將物體分成若干微小部分，然后根據(jù)各微小部分的質(zhì)量和位置計算重心。重心的概念及計算方法一個物體在平面或三維空間內(nèi)的幾何形狀的中心點。形心是物體形狀的幾何中心，與物體的質(zhì)量分布無關(guān)。形心對于形狀規(guī)則的二維圖形，形心可以通過幾何方法計算，即取圖形各頂點的坐標平均值；對于三維物體，形心可以通過組合多個二維形心的坐標得到。計算方法形心的概念及計算方法平衡問題01在工程靜力學中，重心和形心是解決平衡問題的關(guān)鍵。例如，在橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析中，需要計算結(jié)構(gòu)的重心位置，以確保結(jié)構(gòu)在受到外力作用時能夠保持平衡。振動分析02在機械振動分析中，重心和形心也是重要的概念。通過計算和分析物體的重心和