静力学公理、约束和受力分析.ppt

I. 静力学 1. 基本概念 2. 基本公理 3. 约束与约束力 4. 物体的受力分析 第一章 静力学公理和物体的受力分析 引 言 静力学研究物体在力系作用下的平衡规律。 力系作用于物体上的若干个力。 力系分类： 按力的作用线分布分：平面力系和空间力系； 平衡物体的运动状态不变。它包括静止和匀 速直线运动。 按力的作用线关系分：汇交力系、平行力系和任 意力系。 若作用于物体上的力系使物体保持平衡，则 该力系称为平衡力系。此时力系所满足的条件称 平衡条件。 静力学所研究的基本问题： 力系的简化； 力系的平衡条件及其应用。 基 本 概 念 1）力 物体间的机械作用。 三要素: 大小、方向、作用点 作用效应: 运动效应和变形效应 力的大小: 表示物体间相互机械作用的强弱程度。单位：牛顿（ N）或千牛顿（KN）。 力的方向: 表示力的作用线在空间的方位和指向。 力的作用点: 表示力的作用位置体积分布力，面分布力，线分 布力，点分布力。 大小、方向、作用点-定位矢量矢量表示 2)刚体 受力后不发生任何变形的物体（任意两点的距离保持不变） ； 物体的理想化； 1-1 静力学公理 公理公理1 1 二力合成的平行四边形法则 力的三角形法则（首尾相连） 作用在同一点的两个力可合成为一个合力，其作用点不变，大小和 方向由平行四边形的对角线确定。 二力平衡的充要条件是: 等值、反向、共线。 像这种受两力而平衡的构件, 称为二力构件(二 力杆) 公理2：二力平衡条件 公理公理3 3 力的加减平衡原理 在原有力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的 作用效应。 公理公理3 3 力的加减平衡原理 在原有力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的 作用效应。 推论推论1 1：力的可传性 力可沿其作用线在刚体内任意移动。 = F F1 1 = = F F2 2 = = F F F F A B F F A B F F2 2 F F1 1 F F1 1 A B 推论推论2 2：三力平衡汇交原理 若刚体上三个力平衡且其中两力汇交于一点，则第三力必在前两个力所 在平面内，并且它的作用线必定过这个汇交点。 F F1 1 F F2 2 F F3 3 A3 A A2 A1 = F F F F1 1 F F2 2 A F F3 3 公理公理4 4 作用力和反作用力定律 两物体之间的相互作用力总是大小相等、方向相反，沿同一直线，分 别作用在两个物体上。同时存在、成对出现 公理公理5 5 刚化原理 若将处于平衡状态的变形体刚化为刚体，则平衡状态保持不变。 1-2 约束与约束力 1 基本概念 自由体: 位移不受限制的物体。 非自由体: 位移受到限制的物体。 约束: 对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。 约束力: 约束对被约束物体的作用力被动力。 主动力： 除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有 运动趋的力，称为主动力。 约束力三要素: 大小: 未知 方向: 与物体运动趋势或运动方向相反 作用点: 在相互接触处； 1 1、光滑接触面约束、光滑接触面约束 两物体直接光滑接触，不计接触处磨擦而构 成的约束。 约束力沿过接触点的公法线而指向被约束物体。 2 常见约束 2、柔性约束绳索、链条、皮带：柔软不可伸长、不计重量的柔 性连接物体构成的约束。 3、向心轴承 A