01第一章工程静力学基础

工程力力学主讲黄黄志志来机械工工程学学院力力学学教研研室联系方方式：zhL0898@123学习方方法理论与与实践践相结结合注重思思维方方法的的学习习学会思思考，，学会会总结结热爱生生活，，心身身健康康4力学研研究思思路实验结结果工程实实践力学模模型求解模模型5有趣的的问题题之一一6有趣的的问题题之二二7学习方方法理论与与实践践相结结合注重思思维方方法的的学习习学会思思考，，学会会总结结热爱生生活，，心身身健康康8力学研研究思思路实验结结果工程实实践力学模模型求解模模型9课程简简介工程力学理论力学材料力学技术基础课。研究物体受力后的效应运动、平衡（外效应）刚体变形、内力（内效应）变形固体10第一章章工程静静力学学基础础11§1––1静力学学的基基本概概念§1––2静力学学公理理§1––3约束和和约束束反力力§1––4受力分分析和和受力力图第一章工程静力学基础目录12刚体是是一种种理想想化的的力学学模型型。一个物物体能能否视视为刚刚体，，不仅仅取决决于变变形的的大小小，而而且和和问题题本身身的要要求有有关。。3、刚体——在外界界的任任何作作用下下形状状和大大小都都始终终保持持不变变的物物体。。或者者在力力的作作用下下，任任意两两点间间的距距离保保持不不变的的物体体。1、平衡——平衡是是物体体机械械运动动的特特殊形形式，，是指指物体体相对对地球球处于于静止止或匀匀速直直线运运动状状态。。2、力——力是物物体相相互间间的机机械作作用，，其作作用结果使使物体体的形形状和和运动动状态态发生生改变变。§1––1静静力学学的基基本概概念13确定力的必要因素力的三要素大小方向作用点力的效应外效应—改变物体运动状态的效应内效应—引起物体变形的效应力的表表示法法——力是一一矢量量，用数数学上上的矢矢量记记号来来表示示，如如图。。F力的单单位——在国际际单位位制中中，力力的单单位是是牛顿顿(N)1N=1公斤•米/秒2（kg••m/s2)。§1––1静力学学的基基本概概念14基本概概念力系系——作用于于同一一物体体或物物体系系上的的一群群力。。等效力力系——对物体体的作作用效效果相相同的的两个个力系系。平衡力力系——能使物物体维维持平平衡的的力系系。合力力——在特殊殊情况况下，，能和和一个个力系系等效效的一个个力。。§1––2静静力学学公理理15公理一一(二力平平衡公公理)要使刚刚体在在两个个力作作用下下维持持平衡衡状态态，必必须也也只须须这两两个力力大小小相等等、方方向相相反、、沿同同一直直线作作用。。(等值,反向,共线)公理二二(加减平平衡力力系公公理)可以在在作用用于刚刚体的的任何何一个个力系系上加加上或或去掉掉几个个互成成平衡衡的力力，而而不改改变原原力系系对刚刚体的的作用用。§1–2静力学公理理16推论(力在刚体上上的可传性性)作用于刚体体的力，其其作用点可可以沿作用用线在该刚刚体内前后后任意移动动，而不改改变它对该该刚体的作作用==FAF2F1FABF1AB§1–2静力学公理理17A公理三(力平行四四边形公理理)作用于物体体上任一点点的两个力力可合成为为作用于同同一点的一一个力，即即合力。合合力的矢由由原两力的的矢为邻边边而作出的的力平行四四边形的对对角矢来表表示。F1F2R矢量表达式式：即，合力为为原两力的的矢量和。。§1–2静力学公理理18推论(三力汇交定定理)当刚体在三三个力作用用下平衡时时，设其中中两力的作作用线相交交于某点，，则第三力力的作用线线必定也通通过这个点点。F1F3R1F2A=证明：A3F1F2F3A3AA2A1§1–2静力学公理理19公理四(作用和反作作用公理)任何两个物物体间的相相互作用的的力，总是是大小相等等，作用线线相同，但但指向相反反，并同时时分别作用用于这两个个物体上。。公理五(刚化公理)设变形体在在已知力系系作用下维维持平衡状状态，则如如将这个已已变形但平平衡的物体体变成刚体体（刚化）），其平衡衡不受影响响。§1–2静力学公理理20§1–3约约束和约约束反力1、自由体：2、非自由体：3、约束：4、约束反力：5、主动力：可以任意运运动（获得得任意位移移）的物体体。不可能产生生某方向的的位移的物物体。约束对被约约束体的反反作用力。。由周围物体体所构成的的、限制非非自由体位移的条件件。约束力以外外的力。基本概念：：211、柔绳、链链条、胶带带构成的约约束：常见的几种种类型的约约束§1–3约约束和约约束反力22A§1–3约约束和约约束反力常见的几种种类型的约约束232、理想光滑滑接触面约约束§1–3约约束和约约束反力常见的几种种类型的约约束24光滑接触面面约束实例例§1–3约约束和约约束反力常见的几种种类型的约约束253、光滑圆柱柱铰链约束束ABNAB§1–3约约束和约约束反力常见的几种种类型的约约束26NyNx(1)固定铰链支支座：N§1–3约约束和约约束反力常见的几种种类型的约约束27(2)活动铰链支支座：NN常见的几种种类型的约约束§1–3约约束和约约束反力28光滑圆柱铰铰链约束实实例常见的几种种类型的约约束§1–3约约束和约约束反力29常见的几种种类型的约约束§1–3约约束和约约束反力304、光滑球铰铰链约束：：ABN常见的几种种类型的约约束§1–3约约束和约约束反力31ABNANBACB5、双铰链刚刚杆约束：：常见的几种种类型的约约束§1–3约约束和约约束反力32常见的几种种类型的约约束§1–3约约束和约约束反力6、插入端约约束：33§1–4受受力分分析和受力力图画受力图的的方法与步步骤：1、取分离体体（研究对对象）2、画出研究究对象所受受的全部主主动力（使使物体产生生运动或运动动趋势的力力）3、在存在约约束的地方方，按约束束类型逐一一画出约束束反力（研究究对象与周周围物体的的连接关系系）34APNFTECGBEPAFD解：(1)取物体B为研究对象象：(2)取球A为研究对象象：(3)取滑轮C为研究对象象：CNGT’ET’D§1–4受力分析和和受力图TDQB例题1-1在图示的平平面系统中中，匀质球球A重为P，借本身重重量和摩擦擦不计的理理想滑轮C和柔绳维持持在仰角是是的光滑斜面面上，绳的的一端挂着着重为Q的物体B。试分析物物体B、球A和滑轮C的受力情况况，并分别别画出平衡衡时各物体体的受力图图。35ECABFDBCNBNC解：1、取杆BC为研究对象象：2、取杆AB为研究对象象：表示法一：：表示法二：：BDAFNAxNAyN’BBAFDNAHN’B例题1-2等腰三角形形构架ABC的顶点A、B、C都用铰链连连接，底边边AC固定，而AB边的中点D作用有平行行于固定边边AC的力F，如图1–13(a)所示。不计计各杆自重重，试画出出AB和BC的受力图。。§1–4受力分析和和