静力01章-受力分析

1、编辑课件1编辑课件2 11 静力学的基本概念静力学的基本概念 12 静力学公理静力学公理 13 约束与约束反力约束与约束反力 14 物体的受力分析与受力图物体的受力分析与受力图 第一章第一章 静力学公理与物体的受力分析静力学公理与物体的受力分析编辑课件3力的单位：力的单位： 国际单位制：牛顿(N)，千牛顿(kN)一、力的概念一、力的概念1定义定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物 体的运动状态。2. 力的效应：力的效应： 运动效应(外效应) 变形效应(内效应)。3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用点AF1-1 1-1 静力学基本概念静力学基本概念编辑课件4 力系力系(Fo

2、rce system)(Force system)：是指作用在物体上的一群力。 平衡力系：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。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。 二二. .刚体刚体(Rigid body)(Rigid body)就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。三三. .平衡平衡(Equilibrium)(Equilibrium)编辑课件5公理公理(axiom)：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充

3、分条件是： 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用线共线， 作用于同一个物体上。1-2 1-2 静力学基本公理静力学基本公理编辑课件6说明说明：对刚体来说，上面的条件是充要的；对刚体来说，上面的条件是充要的；二力体二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。对变形体来说，上面的条件只是必要条件对变形体来说，上面的条件只是必要条件不是二力构件不是二力构件编辑课件7 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论推论1：力的可传性。：力的可传性。 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任

4、一点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，只要大小，方向，作用线相同，大小，方向，作用线相同，拉力与压力的作用效果相同。公理公理2 2 加减平衡力系原理加减平衡力系原理编辑课件8 刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交平行力系。） 公理公理3 3 力的平行四边形法则力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。推论推论2：三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 21FFR编辑课件9公理公

5、理4 4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。证证 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，且共面。321 , , FFF321 , , FFF3 , FR例例 吊灯编辑课件10公理公理5 5 刚化原理刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。 公理公理5告诉我们：处于平衡告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。力学的平衡理论。编辑课件11约束反力约束反力(Reaction)(Reaction)：约束给被约束物体的力叫约

6、束反力。 1-3 1-3 约束与约束反力约束与约束反力一、概念一、概念自由体：自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束约束(Constraint)(Constraint)：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。）（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）编辑课件12大小常常是未知的, 必须在约束解除后才能表现出来；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。约束反力特点：约束反力特点：GN1GN2编辑课件13绳索类只能受拉只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点作用在接

7、触点，方向沿绳索背离物体沿绳索背离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法：二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束PPTS1S1S2S2 编辑课件14约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体沿公法线，指向受力物体2.2.光滑接触面的约束光滑接触面的约束 ( (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计) )PPNPPPPN编辑课件153、固定铰链支座、固定铰链支座约束特点：限制物体在平面约束特点：限制物体在平面内的移动。内的移动。约束反力特点：提供在平面内约束反力特点：提供在平面内两个互相垂直方向的反力。两

8、个互相垂直方向的反力。编辑课件16固定铰链结固定铰链结构示意图构示意图YX编辑课件17工程中固定铰链支座的表示工程中固定铰链支座的表示编辑课件184 4、滚动铰链支座（辊轴支座）、滚动铰链支座（辊轴支座）约束特点：限制物体在平面内约束特点：限制物体在平面内垂直方向（双向）的移动。垂直方向（双向）的移动。约束反力特点：提供在平面内约束反力特点：提供在平面内垂直方向的反力。垂直方向的反力。编辑课件19活动铰支座活动铰支座结构示意图结构示意图Y编辑课件20工程中工程中滚动铰链支座（辊轴支座）滚动铰链支座（辊轴支座）的表示的表示编辑课件21AXAYAA5 5、连接铰约束、连接铰约束约束反力特点约束反力

9、特点( (1)1)二体二体连接铰连接铰: :不考虑销钉不考虑销钉, ,只只须画一对正交的须画一对正交的作用与反作用力作用与反作用力编辑课件22约束反力特点约束反力特点(2(2) )多体多体连接铰连接铰: :要考虑销钉要考虑销钉, ,每每根杆都必须画一根杆都必须画一对与销钉的相互对与销钉的相互作用的正交力作用的正交力. .ACDBCDBAXAYAXDYDXBYBXA YA XB YB XD YD 编辑课件23R连接铰结构连接铰结构示意图示意图编辑课件246、滑移铰约束力、滑移铰约束力编辑课件25一、受力分析一、受力分析 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

10、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受力分析。 1-4 1-4 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图作用在物体上的力有：一类是一类是: : 主动力主动力, ,如重力如重力, ,风力风力, ,气体、液体压力等。气体、液体压力等。二类是：由于主动力产生的被动力，即约束反力二类是：由于主动力产生的被动力，即约束反力(reaction)(reaction)。编辑课件26拦河大坝的水压力是表面力表面力，为面分布载面分布载荷荷，单位：MPa。面分布载荷还可以简化为线分布载荷单位：N/m，kN/m。编辑课件27二、受力图二、受力图(free-body diag

11、rams)(free-body diagrams)例例1画物体受力图主要步骤画物体受力图主要步骤： 选研究对象选研究对象取分离体取分离体画上主动力、约束反力画上主动力、约束反力选选取取画画NENDWTBNDXAYA编辑课件28A关于连接铰链关于连接铰链(中间铰中间铰)1.二体铰二体铰:销钉仅连接两个物体销钉仅连接两个物体, 不必画连接销钉不必画连接销钉, 直接画两个直接画两个物体之间的作用力与反作用力物体之间的作用力与反作用力.AXAYAXAYA讨论：销钉上还作用一外力。应该怎样画作用力？讨论：销钉上还作用一外力。应该怎样画作用力？AX1AY1AX2AY2AP可以将力可以将力画在其中一个杆画在

12、其中一个杆 (注意：一般来说，另注意：一般来说，另一杆为二力杆一杆为二力杆)上，则两个杆仍按照上，则两个杆仍按照作用力与反作用力与反作用力的关系画。作用力的关系画。编辑课件29ACDBCDBAXAYAXDYDXBYBXA YA XB YB XD YD 2.三体铰三体铰:连接三个以上物体连接三个以上物体, 必须画连接销钉必须画连接销钉, 并且每个物体并且每个物体都仅与销钉发生作用力与反作用力都仅与销钉发生作用力与反作用力.编辑课件30例例2 画出下列各构件的受力图QAOBCDE编辑课件31QAOBCDE编辑课件32QAOBCDE编辑课件33例例3 画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交说明：

13、三力平衡必汇交当三力平行时，在无限当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特远处汇交，它是一种特殊情况殊情况。编辑课件34例例4 尖点问题应去掉约束应去掉约束应去掉约束应去掉约束编辑课件35例例5 画出下列各构件的受力图编辑课件36三、画受力图应注意的问题三、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、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、不要漏画力编辑课件37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、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。 即受力图一定要画在分离体上。编辑课件38一个力，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、局部或单个物体的受力图