物体的受力及其分析.ppt

第一章 物体的受力及其分析,第一节 力学的基本概念,内容,力的概念 力学的基本定律 约束与约束力 构件的受力分析,第一节 力学的基本概念,一 力学基本的概念,力的定义(Forces) 力的三要素 力的矢量表示及单位 刚体的概念 力系的简化与平衡,引 言(Introduction),第一节 力学的基本概念,1 力的定义,力：力是物体间的相互作用。,外效应:如果力的作用使物体运动状态发生了改变，则 称为力的外效应。,内效应：如果力的作用使构件形状尺寸发生了改变，则称为力的内效应。,力的效应,第一节 力学的基本概念,2 力的三要素,力的大小 力的方向 力的作用点,力对构件的效应，决定于三要素。当三 个要素中有任何一个改变时，力的作用效 果就会改变。,第一节 力学的基本概念,3 力的矢量表示及单位,力是一个具有大小和方向的矢量，称为力矢量。用一个有向线段表示，线段的长度按一定的比例，表示力的大小，线段箭头的指向表示力的方向。线段的始端A或末端B表示力的作用点。,FN1,FN2,力的表示方法,牛(N)或千牛(kN)表示，矢量用黑体 字表示，或在字符上方画箭头表示。,力的单位,F,W,4 刚体的概念,刚体：在外力作用下不发生变形的构件称为刚体。刚体是不存在的，任何构件受力后都将发生变形，但微小变形对讨论构件的平衡问题不起主要作用，所以可以略去不计。,5 力系的简化与平衡： 力系：若干个力组成的系统。 力系的简化：用简单的力系代替复杂力系的过程。 平衡：指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动。,力系物体处于平衡状态时，该力系称为平衡力系。,二 静力学的基本定理,二力平衡定理 平衡力系定理 力的平行四边形定理 作用与反作用定理,内容,1 二力平衡定理,作用在构件上的两个力，使构件保持平衡的必要和充分条件是，这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。,构件放置在水平面上，受到重力G和水平面的支承力FN作用处于平衡状态，这两个力必等值、反向、共线。,G,G,FN,FA,FB,A,B,FN,2 平衡力系定理,在已知力系上加上或减去任意平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效果。,A B,A B,结论：作用于刚体上某点的力可沿作 用线移动。而不影响作用效果。,C D A B,3 力的平行四边形定理,作用于构件上同一点的两个力，可合成为一合力，合力作用于该点，大小和方向是这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线。,FR是F1，F2的合力，符合矢量加减法则，即 FR=F1+F2,结论：构件在三个共面而又互不平行力作用下处于平衡，则此三个力的作用线必汇交于一点。,F1,F2,FR,F3,4 作用与反作用定理,两构件相互作用的力，必是等值、反向、共线的，而且分别同时作用在两个构件上。这定理说明力永远是成对出现的，构件间的作用总是相互的，有作用力就有反作用力。,三 约束与约束力,柔性约束 光滑面约束 光滑铰链约束,内容,作用于构件上的力可分为主动力和约束力。,主动力：能够使构件产生运动或运动趋势的力。,约束力：限制构件运动或运动趋势的反作用力。,1 柔性约束,柔性约束：由绳索、链条、带等柔性物体形成的约束称为柔性约束。由于柔性体本身只能承受拉力，因此柔性约束力的作用点在接触点处，力的方向沿柔性体的中线，背离受力物体，用符号FT表示。,柔性约束,2 光滑面约束,光滑约束：当两构件直接接触，并忽略接触处的摩擦时，把构件的接触面看成是完全光滑的刚性接触面，简称为光滑约束。,光滑约束只能沿接触处的公法线方向运动，故约束力作用在接触点，沿接触面法线方向，指向受力体，用FN表示。,光滑面约束,FNA,FNB,G,3 光滑铰链约束,铰链联接：两构件采用圆柱销所形成的联接为铰链联接。 若相联接的两构件均不固定，称为中间铰链；若有一个构件固定，称为固定铰链。 光滑铰链约束：这类约束的约束力沿圆柱面接触点的公法线通过圆销中心，方向不确定。通常用两个正交分力FNx、FNy来表示。,固定铰链联接与约束力,中间铰链,活动铰链,支座下面装上滚子，使它 能在支承面上任意移动， 称为活动铰链。,活动铰链约束力：约束力通过铰链中心并与支承面相垂直。,活动铰链的结构与约束力表示,铰链约束实例,结构,约束力,固定铰链,活动铰链,固定铰链,活动铰链,FAx,FAy,FNB,F,四 构件的受力分析,受力图：在分离体上画出全部(包括主动力和约束力)的简图，称为受力图。,例1：压路机拉动压路磙子，磙子受到一障碍物的阻碍，如不计接触处的摩擦，面出磙子的受力图。,工作示意图,磙子受力图,F,FNA,FNB,FP,例2：粱A端为固定铰链支座，B点为活动铰链支座。粱中点c处受到主动力B作用。梁重不计，试画梁的受力图。,梁的受力图,FAx,FAy