理论力学1—静力学的基本概念和受力分析(1).ppt

静力学： 运动学： 动力学：,研究物体在力系作用下的平衡规律。,研究物体运动的几何性质，而不考虑引起物体运动的原因。,研究受力物体的运动变化与作用力之间的关系。,理论力学的具体研究内容,静力学研究物体在力系作用下的平衡规律。 平衡静止和匀速直线运动。 力系作用在物体上的若干个力。 分类： 按力的作用线分布：平面力系和空间力系； 按力的作用线关系：汇交力系、力偶系、任意力系(含平行力系)。,静力学引言,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含以下三部分： 1.物体的受力分析； 2.力系的简化； 3.力系的平衡条件及其应用。,静力学引言,由于静力学研究的力学模型是刚体和刚体系统，故静力学又称刚体静力学。,所谓刚体是指这样的物体, 在力的作用下, 其内部任意两点之间的距离始终保持不变。,刚体是一个理想化的力学模型。,1.1 静力学基本概念,第一章 静力学基本概念与受力分析,力使物体形状发生改变的效应称为力的内效应或变形效应。,力是物体之间相互的机械作用, 这种作用的效果是使物体的运动状态发生变化, 同时使物体的形状发生改变。,力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应或运动效应;,力的三要素:大小、方向、作用点。,理论力学,材料力学,第一章 静力学基本概念与受力分析,公理1 力的平行四边形法则,作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。或者说，合力矢等于这两个力矢的几何和，即,A,它是力系简化的基础。,1.2 静力学公理,第一章 静力学基本概念与受力分析,作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的充要条件是：这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。,公理2 二力平衡原理,F1= - F2,第一章 静力学基本概念与受力分析,对刚体来说，上面的条件是充要的。,二力杆(二力构件)：只在两个力作用下而平衡的刚体叫二力杆。,对变形体(或多体中)来说，上面的条件只是必要条件。,二力杆,说明：,第一章 静力学基本概念与受力分析,在作用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。,该公理是力系简化的理论依据。,公理3 加减平衡力系原理,第一章 静力学基本概念与受力分析,作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的作用。,作用于刚体上的力的三要素变为：大小、方向、作用线。 作用于刚体上的力是：滑动矢量。,推论1 力的可传性,=,=,作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。,说明了不平行三力平衡的必要条件，即：不平行三力平衡必汇交。,推论2 三力平衡汇交定理,证 为平衡力系， 也为平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共线， 三力 必汇交。,两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。 它是受力分析必需遵循的原则。,公理4 作用与反作用定律,当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把该变形体刚化为刚体，则平衡状态保持不变。,公理五 刚化原理,它建立了刚体力学与变形体力学的联系。,自由体位移不受限制的物体。 非自由体位移受到限制而不能作任意运动的物体。,约束对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。,约束反力约束作用于非自由体的力。(简称：约束力或反力),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势的力，称为主动力。 约束力是由主动力引起的，是一种被动力。,1.3 约束和约束力,约束力为拉力，作用线沿柔性体背离物体。,1.3.1 柔索约束,属于这一类约束的有:柔软的绳索、链条或胶带等。,举例: 皮带传动,1.3.2 具有光滑接触表面的约束,约束力沿接触面公法线方向并指向物体。,1.3.2 具有光滑接触表面的约束,法线,切线,1.3.3 圆柱铰链和固定铰链支座,1.3.3 圆柱铰链和固定铰链支座,约束力过销中心，大小和方向不能确定，通常用垂直的两个分力表示。,FAx,FAy,中间铰,FN,固定铰链支座,约束力过销中心，方向不能确定，通常用正交的两个分力表示。,固定铰链支座,1.3.4 滚动铰支座（辊轴支座）,1.3.4 滚动铰支座（辊轴支座）,1.3.5 球形铰支链,约束特点：构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动。,约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光