力的概念与物体的受力分析演示文稿

力的概念与物体的受力分析演示文稿现在是1页\一共有31页\编辑于星期二CH.1力的概念与物体的受力分析1.1力的概念1.2静力学公理1.3约束与约束反力1.4物体的受力分析和受力图现在是2页\一共有31页\编辑于星期二1.1力的概念Ch1力的概念与物体的受力分析力(Force)：物体间相互的机械作用。

力对物体作用效应1.1.1力力的大小力的方向力的作用点

力的图示法运动效应或外效应变形效应或内效应力的国际单位：牛顿(N)或千牛顿（kN）。力的三要素现在是3页\一共有31页\编辑于星期二1.1力的概念Ch1力的概念与物体的受力分析1.1.2力的分类主动力被动力荷载分布情况分布荷载(Uniformload)集中荷载(Concentratedload)作用时间永久荷载(Deadload)可变荷载(Imposedload)荷载性质静力荷载(Steadyload)动力荷载(Dynamicload)约束反力现在是4页\一共有31页\编辑于星期二1.1力的概念Ch1力的概念与物体的受力分析1.1.2力的分类分布情况分布荷载(Uniformload)：线分布、面分布、体分布。集中荷载(Concentratedload)：近似认为作用在一点。汽车通过轮胎作用在桥面上的集中力模型桥面板作用在钢梁的分布力模型现在是5页\一共有31页\编辑于星期二1.1力的概念Ch1力的概念与物体的受力分析1.1.3力系力系定义：作用于同一个物体上的一组力。

力系分类平面汇交力系平面平行力系平面一般力系平面力系空间力系现在是6页\一共有31页\编辑于星期二1.1力的概念Ch1力的概念与物体的受力分析1.1.3力系

平衡力系:若刚体在某力系作用下保持平衡，则该力系称为平衡力系;等效力系:如果某一力系对物体产生的效应，可以用另外一个力系来代替，则这两个力系称为等效力系;力系的等效替换:一个力系用与之等效的另一个力系代替的过程;若一个力系可用一个力等效替换，则该力叫合力,力系中的各力叫分力。力系的简化:一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程;现在是7页\一共有31页\编辑于星期二1.2静力学公理Ch1力的概念与物体的受力分析1.2.1力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由以原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线矢量来表示。当只求合力的大小和方向时，可用力的三角形法则：从A点作与F1大小相同，方向相同的矢量，过B点作与F2大小相同的矢量，既表示的合力的大小和方向。现在是8页\一共有31页\编辑于星期二1.2.2二力平衡条件作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是：两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。1.2静力学公理Ch1力的概念与物体的受力分析对于刚体，这个条件是其平衡的必要和充分条件。对于变形体，该条件仅是平衡的必要条件，但不是充分条件。现在是9页\一共有31页\编辑于星期二1.2.2二力平衡条件受二力作用而处于平衡的刚体称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。1.2静力学公理Ch1力的概念与物体的受力分析由二力平衡公理可知，二力杆所受的两个力一定等值、反向、共线。因此，这两个力一定在两个受力点的连线上，与杆件的形状无关。现在是10页\一共有31页\编辑于星期二1.2.3加减平衡力系原理在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推理1：力的可传性原理作用于刚体上的力可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不会改变该力对刚体的作用效应。1.2静力学公理Ch1力的概念与物体的受力分析作用于刚体上力的三要素变为：力的大小，力的方向、力的作用线。可见作用于刚体上的力为滑动矢量。现在是11页\一共有31页\编辑于星期二1.2.3加减平衡力系原理推理1：力的可传性原理作用于刚体上的力,可沿其作用线移动到刚体内任意一点而不会改变该力对刚体的作用效应。1.2静力学公理Ch1力的概念与物体的受力分析现在是12页\一共有31页\编辑于星期二1.2.3加减平衡力系原理在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推理2：三力平衡汇交定理一刚体受共面不平行的三力作用而平衡时，此三力的作用线必汇交于一点。1.2静力学公理Ch1力的概念与物体的受力分析现在是13页\一共有31页\编辑于星期二1.2.4作用与反作用定律两个相互作用物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，沿同一直线且分别作用在这两个物体上。1.2静力学公理Ch1力的概念与物体的受力分析等值、反向、共线、异体、且同时存在二力平衡公理VS作用力与反作用力公理现在是14页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析约束反力位于约束与被约束物体的连接或接触处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向相反。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称约束。（“约束”是名词）约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。现在是15页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.1柔索用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。约束作用是将物体拉住，且柔体约束只能受拉力，不能受压力，所以约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向，且恒为拉力，如图中的力。绳皮带链条现在是16页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.2光滑接触面当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。不论接触面的形状如何，都只能在接触面的公法线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，只能是压力。A公法线G

FNAAG

公切线公切线现在是17页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.2光滑接触面光滑接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，只能是压力。固定平面齿轮的齿面固定曲面现在是18页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.3铰连接与铰支座圆柱铰链AAAXAYAA限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设现在是19页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.3铰连接与铰支座固定铰链支座铰连接中有一个物体固定在地面或机座上作为支座。工程上将结构或构件连接在支承物上的装置，称为支座。现在是20页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.3铰连接与铰支座活动铰支座或辊轴支座构件与支座用销钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约束，只能约束构件沿垂直于支承面方向的移动，而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的移动。现在是21页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.4链杆链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向上的移动。链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。现在是22页\一共有31页\编辑于星期二1.3约束与约束反力Ch1力的概念与物体的受力分析1.3.5球铰支座空间约束1.3.6径向轴承与止推轴承径向轴承：允许转轴绕轴线转动，但限制转轴沿垂直于轴线的任何方向移动。止推轴承：除径向外，限制沿轴向移动。现在是23页\一共有31页\编辑于星期二1.4受力分析和受力图Ch1力的概念与物体的受力分析力学求解静力平衡问题

受力分析：取脱离体画受力图受到哪些力？哪些是已知？哪些是未知？每个力的作用位置？方向？从周围物体中单独分离出来的研究对象，称为分离体

将周围物体对它的作用用力矢量的形式表示出来，得到的图形。现在是24页\一共有31页\编辑于星期二1.4受力分析和受力图Ch1力的概念与物体的受力分析受力分析主要步骤：

①选研究对象，取分离体；②画上主动力；③画出约束力。柔索约束、光滑接触面、链杆、可动铰支座－－－直接画出约束反力的方向铰链、固定铰支座－－－反力用两个相互垂直的分力来表示

现在是25页\一共有31页\编辑于星期二1.4受力分析和受力图Ch1力的概念与物体的受力分析[例1]重量为G的梯子AB，放置在光滑的水平地面上并靠在铅直墙上，在D点用一根水平绳索与墙相连。试画出梯子的受力图。现在是26页\一共有31页\编辑于星期二1.4受力分析和受力图Ch1力的概念与物体的受力分析[例2]如图所示，简支梁AB，跨中受到集中力F作用，A端为固定铰支座约束，B端为可动铰支座约束。试画出梁的受力图。（1）取AB梁为研究对象，解除A、B两处的约束，画出其脱离体简图。

（2）在梁的中点C画主动力F。（3）在受约束的A处和B处，根据约束类型画出约束反力。

现在是27页\一共有31页\编辑于星期二[例3]所示的结构由杆ABC、CD与滑轮B铰接组成。物体重W，用绳子挂在滑轮上。设杆、滑轮及绳子的自重不计，并不考虑各处的摩擦，试分别画出滑轮B（包括绳子）、杆CD、ABC及整个系统的受力图。1.4受力分析和受力图Ch1力的概念与物体的受力分析（1）以滑轮及绳子为研究对象，画出脱离体图。（2）杆CD为二力杆，取杆CD为研究对象，画出脱离体图。现在是28页\一共有31页\编辑于星期二1.4受力分析和受力图Ch1力的概念与物体的受力分析（3）以杆ABC（包括销钉）为研究对象，画出脱离体图。

（4）以整个系统为研究对象，画出脱离体图。

（1）以滑轮及绳子为研究对象，画出脱离体图。（2）杆CD为二力杆，所以首先对其进行发行。取杆CD为研究对象，画出脱离体图。现在是29页\一共有31页\编辑于星期二1.4受力分析和受力图Ch1力的概念与物体的受力分析[例