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文档简介

静力学: 研究物体平衡问题的科学,受力分析及力系的简化,研 究 内 容,平衡:在惯性参考系中处于静止状态或匀 速直线运动状态,力系的平衡,平衡问题,第一章 静力学概念,公理,受力图,一、质点质点系刚体,质点:具有质量其尺寸 可以 忽略不计的物体,质点系:具有一定联系 的若干个质点的集合,刚体:特殊的质点系,其上任意 两点间的距离保持不变,1-1静力学基本概念,刚体是一种理想化的力学模型。实际物体在力的作用下都会产生程度不同的 变形。,理论力学中提出刚体概念的意义,l l,微小的变形对研究物体的平衡问题影响很小,可以略去,使问题的分析大为简化。,在理论力学中,研究变形体时可采用刚化的作法,二、力的概念,1)力的定义:力是物体之间相互的机械作用,2)作用效果:一是使物体运动状态发生改变 二是使物体发生变形,3)力是矢量,既有大小又有方向(书写和作图都须注意),力的三要素:大小,方向,作用点,特别提示:,力的单位:,国际单位:牛顿( N ),三、几个与力相关概念,力的作用效应:内效应(物体的变形) 外效应 (物体运动状态的改变),力 系: 作用在物体上的一组力,等效力系: 对同一刚体产生相同作用效果的力系,平衡力系: 对刚体不产生任何作用效果的力系,合力:与某力系等效的的力 FR 称为该力系的合力, Fi(i=1,2,n)称为合力的分力,1-2静力学公理,一、公理一(二力平衡公理),作用于刚体的两个力平衡的充要条件是:此二力的大小相等,方向相反且作用于同一条直线上,例如:,二力构件,仅受两个力作用而处于平衡的物体,二力构件的受力特点:此二力作用线必然沿着两个作用点的连线且大小相等,方向相反,明确二力构件的受力特点,可以在进行物体的受力分析时判断未知力的方向。,二 力杆:形状为杆件的二力构件,简称为二力杆。,在作用于刚体的给定力系上,加上或减去一个平衡力系,不影响原力系的作用效果。,二、公理二(加减平衡力系公理),推论:力的可传性原理,作用在刚体上某点的力,可以沿着它的作用线移到刚体内的任意一点,并不改变该力对刚体的作用。,三、公理三(平行四边形法则),力的平行四边形法则,力的三角形法则,力是矢量,应按矢量的运算法则进行运算。,两个物体间的相互作用力,总是大小相等、方向相反且作用于同一条直线上,但分别作用在两个物体上。,四、公理四(作用力于反作用力公理),刚体的平衡条件对于变形体来说仅是必要的,而非充分的,1-4 物体的受力分析和受力图,受力分析,受力分析的任务:构件受了几个力(包括所有的主动力和约 束 反力)?每个力的作用位置和作用方向如何?,受力图,借助图示,进行受力分析并将其结果表示出来。,画受力图的步骤:,(1)取分离体有明确的受力分析对象;,(2)画主动力先从已知入手;,(3)画约束反力受力分析的关键。,例,画图示构件的受力图。,例2:画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图,1) 画CD杆的受力图,解:,2)画轮A的 受力图,3)画AB杆的受力图,4) 画整体受力图,例:画AB杆和圆柱C组成的系统整体,AB杆和圆柱C的受力图。,画受力图时常见错误:,不是根据约束性质画,而是主观想象。,错误原因:,错误:CD杆不是二力杆。,没能判断出CD杆是二力杆,把问题复杂化,错误:没有明确的研究对象,没取分离体。,画受力图步骤及要点:,1. 确定研究对象,画分离体图。 2.由已知条件画所有主动力。 3.由约束类型画约束反力。 4.受力图上只画外力,不画内力。 5.受力图要互相协调 (1)整体受力图与局部受力图间要协调。 (2)作用力与反作用力间要协调。 6.明确判断出二力构件。,图示棘轮机构,试画出棘轮的受力。,画 图示结构的受力图。,画图示结构各构件的受力图。,已知:图示平面构架,由杆AB,DE和DB铰接而成,钢绳一端拴在K处,另一端绕过定滑轮和动滑轮后拴在销钉B上。物体重为P,各杆及滑轮自重不计。,1)画出各杆及轮的受力图,2)画出销钉B的受力图,3)画出销钉B 与滑轮一起的受力图,B,D,A,C,E,K,1)取BD杆(B处为没有销钉的孔)为分离体,画受力图,取AB杆(B处为没有销钉的孔)为分离体,画受力图,解:,取DE杆为分离体,画受力图,取轮为分离体,画受力图,2)取销钉B为分离体,画受力图,3)取销钉B与滑轮一起为分离体,画受力图,当遇

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