工程力学01静力学基本概念与物体受力分析.ppt

1 2 静力学主要研究： 物体的受力分析； 力系的简化； 力系的平衡条件及其应用。 引 言 静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。 3 4 11 静力学的基本概念 12 约束与约束力 13 物体的受力分析与受力图 第一章 静力学公理与物体的受力分析 第一章 静力学基本概念与物体的受力分析 1-1 静力学基本概念 是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动 的状态。 一.刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的 物体（即刚体内部任意两点间的距离保持不变）。 二.平衡 三、力和力系的概念 1力的定义： 2. 力的效应： 运动效应(外效应) 变形效应(内效应)。 3. 力的三要素：大小，方向，作用点 AF 力是物体间的相互机械作用。 作用形式 直接接触的作用：压力、摩擦力等 通过场的作用：万有引力、电磁力等 定位矢量 自由矢量 4. 力的分类 集中力 分布力 7 载荷集度（分布力作用的强度）：单位面积上力的大小 q（N/cm2） 5.力的单位： 国际单位制：牛顿(N) ； 千牛顿(kN) 6.力系：是指作用在物体上的一群力。 F1 AB C F2 F3 平衡力系： 物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。 7.等效力系： 如果两个力系分别作由于同一物体其效应相同，则这两个力 系称为等效力系。 合力：若一个力和一个力系等效，则称这个力是这个力系 的合力 力系简化：对一个复杂力系求与其等效的简单力系的过程。 8.力系分类 平面力系 空间力系 汇交力系 平行力系 任意力系 9 1-2 约束与约束力 一、概念 位移不受限制的物体叫自由体。自由体： 位移受限制的物体叫非自由体。非自由体： 约束力：约束作用于非自由体上的力称为约束力。 约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。） 10 大小常常是未知的； 方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； 作用点在物体与约束相接触的那一点。 约束力特点： G G F1 F2 11 二、约束类型和确定约束反力方向的方法： 1. 柔索：由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束 W W F F1 F1 F2 F2 绳索类绳索类只能受拉只能受拉，约束反力，约束反力作用在接触点作用在接触点，方向，方向沿绳索背离物体沿绳索背离物体 。 12 约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体。 2.光滑支承 (光滑指摩擦不计) F W W F FA FB FC 13 3. 光滑圆柱铰链 固定铰 中间铰 滑动（径向）轴承 二力构件（二力杆） 14 固定铰支座 Fx Fy 15 固定铰支座 Fx Fy 16 A A 中间铰 Fy Fx A Fy Fx 17 滑动动（径向）轴承 Fx Fz Fz Fx 18 二 力 杆 二力构件：只在铰点受两个力而处于平衡的构件。 a .不计自重；b.两端铰接；c.杆中间任意位置不受力 FA 约束力：过铰点沿两铰点连线指向或背离受力物体。 19 4 .活动铰链支座（辊轴支座） F的实际方向也 可以向下 F 20 活动铰支座（辊轴支座） FA 21 滑槽与销钉 （双面约束） F 22 5 .光滑球铰链 Fx Fz Fy Fx Fy Fz 23 止推轴承 Fx Fz Fy Fx Fz Fy 24 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体选定需要进行研究的物体，即选 择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。 1-3 物体的受力分析和受力图 作用在物体上的力有：一类是主动力： 如重力,风力,气体压力等 。 二类是被动力：即约束力。 一、受力分析 25 画物体受力图主要步骤为： 选研究对象； 取分离体； 画上主动力； 画出约束反力。 二、受力图 例1 FE FD FD FAx FAy FB 26 例2 尖点问题 FA FB FC 27FB FE E B F Cy F Cx FH A B DE C 例3 F FH A B DE C FAx FAy FB F FAx FAy FH FD FCx FCy C D A F 28 例4 画出下列各构件的受力图 FE FH FBx FBy E FD FC FAx FAy FBy FBx FC FD FE FH FAx FAy 29 三、画受力图应注意的问题 除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触 才有相互机械作用力，要分清研究对象（受 力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触 ，接触处必有力，力的方向由约束类型而定 。 2、不要多画力 要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对 于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出 它是哪一个施力体施加的。 1、不要漏画力 30 约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不 能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析 两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力 的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反， 不要把箭头方向画错。 3、不要画错力的方向 即受力图一定要画在分离体上。 4、受力图上不能再带约束。 31 一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有 可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分 内力，就成为新研究对象的外力。 对于