工程力学02静力学基本概念与物体受力分析2

1、力 系作用于同一物体或物体系 上的一群力。 等效力系若两个力系分别作用于同一刚体，其运动效应相同，则这两个力系称为等效力系。合 力在特殊情况下，能和一个力系等效的一个力。运动等效合成分解A 、 、 称为分力， 称为合力A静力学基本概念与物体受力分析9/18/20221平衡力系能使物体维持平衡的力系。平衡平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。平衡条件 要使物体保持平衡，作用于物体上的力系必须满足一定的条件，该条件称为力系的平衡条件。应用 静力学在工程技术中有广泛的应用，如房屋结构、桥梁、水坝以及机械零件的设计计算，一般须先对它们进行受力分析，并应用力系的平衡条

2、件求出未知力，然后再进行有关的强度、刚度和稳定性的分析。 静力学也是学习动力学和后续课程的基础。静力学基本概念与物体受力分析江苏工业学院机械系力学教研室9/18/20222 如图所示，重物重G = 20 kN,用钢丝绳挂在支架的滑轮B上，钢丝绳的另一端绕在铰车D上。杆AB与BC铰接，并以铰链A，C与墙连接。如两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦和滑轮的大小，试画出杆AB和BC以及滑轮B的受力图。ABDC补充例题19/18/202231.杆AB的受力图。解：2.杆BC 的受力图。ABBCAB为二力杆（不带销钉B）。BC也为二力杆（不带销钉B） 。ABDC9/18/20224B 3. 滑轮B ( 不带销

3、钉) 和销钉的受力图。 4. 滑轮B ( 带销钉)的受力图。ABDCBABBCBB错误画法江苏工业学院机械系力学教研室9/18/20225 如图所示平面构架，由杆AB ， DE及DB铰接而成。钢绳一端拴在K处，另一端绕过定滑轮和动滑轮后拴在销钉B上。重物的重量为G，各杆和滑轮的自重不计。(1)试分别画出各杆,各滑轮，销钉B以及整个系统的受力图；(2)画出销钉B与滑轮一起的受力图；(3)画出杆AB ,滑轮,钢绳和重物作为一个系统时的受力图。 DKCABE补充例题29/18/20226 1. 杆BD（B处不带销钉）的受力图。DB解：杆BD为二力杆。DKCABE9/18/20227ACB 2. 杆A

4、B（B处仍不带销钉） 的受力图。DKCABE9/18/20228ECKD3. 杆DE的受力图。DBACBDKCABE9/18/20229B5. 轮的受力图。DKCABE9/18/202210 6. 销钉B的受力图。BDBACBBDKCABE9/18/202211 7. 整体的受力图。DKCABEDKCABE9/18/202212 8. 销钉B与滑轮 一起的受力图。BDKCABE9/18/202213CAB9. 杆AB，滑轮， 以及重物、钢绳（包括销钉B）一起的受力图。DKCABE江苏工业学院机械系力学教研室9/18/202214 重为G = 980 N的重物悬挂在滑轮支架系统上，如图所示。设滑

5、轮的中心B与支架ABC相连接，AB为直杆，BC为曲杆，B为销钉。若不计滑轮与支架的自重，画出各构件的受力图。 ABCDEFIH0.6 m0.8 mM补充例题39/18/202215AB解： 1. 杆 AB（二力杆） 的受力图。 2. 杆 BC （也为二力杆）的受力图。BCABCDEFIH0.6 m0.8 mMJJ3.杆J（二力杆）的受力图9/18/202216B3. 轮 B (B处不带销钉）的受力图。 4. 销钉 B 的受力图。BFHBCABABCDEFIH0.6 m0.8 mM9/18/2022175. 轮 D 的受力图。6. 轮 I 的受力图。IDEMABCDEFIH0.6 m0.8 mM

6、J江苏工业学院机械系力学教研室9/18/202218MABCDEFH杆AB有一滑槽，杆CD 中部有一固定于杆CD上的销钉F，销钉可在滑槽中滑动，A，C为铰链，HB为柔绳，E端为固支端，D处作用了主动力偶M，试分析系统受力，画出受力图。补充例题49/18/202219解：1.杆AB（带销钉A）的 受力图。ABFMABCDEFH9/18/2022202.杆CD（带销钉C，F） 的受力图MFCDMABCDEFH9/18/2022213.杆CE的受力图ECAMEMABCDEFH江苏工业学院机械系力学教研室9/18/202222OABCD圆盘与顶杆，顶杆CD可在水平滑槽中滑动，试分析各部分的受力，并画出

7、受力图。补充例题59/18/202223解：1.圆盘的受力图AOBCOABCD9/18/202224CD2.杆CD的受力图OABCD江苏工业学院机械系力学教研室9/18/202225APFNFFTECGBEPAFD解：(1) 物体B 受两个力作用：(2) 球A 受三个力作用：(3) 作用于滑轮C 的力： CFNGFTGFTGFTDQB例题 在图示的平面系统中，匀质球A重为P，借本身重量和摩擦不计的理想滑轮C 和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上，绳的一端挂着重为Q 的物体B。试分析物体B、球A 和滑轮C 的受力情况，并分别画出平衡时各物体的受力图。补充例题6江苏工业学院机械系力学教研室9/18/2

8、02226ECABFDBCFBFC解：1、杆BC 所受的力：2、杆AB 所受的力：表示法一：表示法二：BDAFFAxFAyFBBAFDFAHFB例题 等腰三角形构架ABC 的顶点A、B、C 都用铰链连接，底边AC 固定，而AB 边的中点D 作用有平行于固定边AC 的力F，如图113(a)所示。不计各杆自重，试画出AB 和BC 的受力图。补充例题7江苏工业学院机械系力学教研室9/18/202227例题1-3 如图所示压榨机中，杆AB 和BC 的长度相等，自重忽略不计。A ，B，C ，E 处为铰链连接。已知活塞D上受到油缸内的总压力为F = 3kN，h = 200 mm，l =1500 mm。试画

9、出杆AB ，活塞和连杆以及压块C 的受力图。DEABCllh补充例题89/18/202228FABA解：1.杆AB 的受力图。2. 活塞和连杆的受力图。3. 压块 C 的受力图。CBxyFCxFCyFCByxFFBCFABDEABCllh江苏工业学院机械系力学教研室9/18/202229方法1 A处为固定铰链支座，解除约束后，有一个方向未知的约束力，这一约束力可以分解为水平和铅垂方向的两个分力FAx FAy ； B处为辊轴支座，其约束力FB的作用线垂直于支承面。9/18/202230方法2应用三力汇交的平衡原理： 刚体ADCB在A处的一个方向未知的约束力FA、 B处的一个方向已知的约束力FB、

10、主动力F作用下处于平衡，因而三个力的作用线必然汇交于一点C。9/18/202231方法1 A处为固定铰链支座，解除约束后，有一个方向未知的约束力，这一约束力可以分解为水平和铅垂方向的两个分力FAx FAy ； B处为辊轴支座，其约束力FB的作用线垂直于支承面。9/18/202232方法2应用三力汇交的平衡原理： 刚体ACB在A处的一个方向未知的约束力FA、 B处的一个方向已知的约束力FB、主动力F作用下处于平衡，因而三个力的作用线必然汇交于一点B。9/18/202233常见错误分析FA能平衡吗？ 一定要根据约束的性质分析约束力！ 一定要应用平衡的概念检验结果的正确性。9/18/202234 本

11、例要确定棘轮的受力。棘轮在A处的一个方向未知的约束力FA、 O处的一个方向已知的约束力FO、主动力W作用下处于平衡。由于FA、 FO的作用线都不能确定，所以不能应用三力汇交的平衡原理。 但是，构件O1A在O1、A二处各有一个方向未知的约束力，根据二力平衡原理，为了保持构件O1A 平衡这两个力的作用线必须沿着O1、A 的连线方向。9/18/202235 但是，构件O1A在O1A二处各有一个方向未知的约束力，根据二力平衡原理，为了保持构件O1A 平衡这两个力的作用线必须沿着O1、A 的连线方向。O1A 分析了构件O1A的受力后，根据作用与反作用定律即确定棘轮上A 处的约束力FA的方向。FAFO19/18/202236 因为C、D、E三处均为铰链约束，所以这三处都有一个方向未知的约束力。 对于DE杆，D、E中间没有外力作用，所以是二力杆，于是可以画出其受力图 。 对于CE杆，C、E二处虽然是铰链约束，但C、E之间有外力F作用，所以不是二力杆。 作用在CE杆的C、E二处约束力，方向可以根据三力平衡汇交确定。9/18/202237 这里，要注意DE杆与CE杆在E处的受力FE和FE互为作用与反作用。9/18/202238 对于CD杆，D、C二处的受力，可以，所以根据CE和DE杆在C、D二处的受力以及作用与反作用原理确定。B处为滑动轴承，其约束力FB垂直于CD的轴线方向，即水平方向，