工程力学01静力学基本概念与物体受力分析.ppt

1,第一篇静力学,工程力学,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,第一章静力学基本概念与物体的受力分析,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,静力学,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,力是物体间的相互机械作用。,静力学,7,静力学,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。,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。,静力学,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,9,静力学,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,静力学,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,11,静力学,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,绳索类只能受拉，约束反力作用在接触点，方向沿绳索背离物体。,12,静力学,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),13,静力学,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,静力学,固定铰支座,15,静力学,固定铰支座,16,静力学,A,A,中间铰,17,静力学,滑动（径向）轴承,18,静力学,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,静力学,4.活动铰链支座（辊轴支座）,F的实际方向也可以向下,20,静力学,活动铰支座（辊轴支座）,21,静力学,滑槽与销钉（双面约束）,F,22,静力学,5.光滑球铰链,23,静力学,止推轴承,24,静力学,解决力学问题时，首先要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,静力学,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1,26,静力学,例2尖点问题,27,静力学,28,静力学,例4画出下列各构件的受力图,E,29,静力学,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,静力学,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。,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,静力学,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。,对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单