工程力学与材料力学第一章静力学基本概念与物体受力

第一篇静力学第一章静力学基本概念与物体受力分析理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学

静力学：研究受力物体在力系作用下的平衡运动学：从几何角度研究物体的运动动力学：研究受力物体的运动与作用力之间的关系静力学主要研究：物体的受力分析；力系的简化；力系的平衡条件§1-1静力学基本概念1.

变形体与刚体刚体：在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。刚体是抽象化的力学模型。理论力学研究的物体都是刚体。变形体：

任何物体在力的作用下都要产生变形变形体刚体

实际物体能否简化为刚体，主要取决于所研究问题的性质。2.力的概念作用方式：直接接触作用；如压力、摩擦力等。

间接作用;如磁场、电场、重力场等。作用效应：运动效应:(外效应)变形效应:(内效应)使物体的机械运动发生变化。使物体发生变形。力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。力的三要素及其表示：力的作用线AF(1)力的大小(2)力的方向(3)力的作用点力的三要素FF0可用一矢量表示FF=

FF0力的单位：N（牛顿）、kN（千牛）力的分类:按作用力分布的面积:集中力:力的作用集中于一点；分布力:物体间的作用力分布在一定的面积或体积上。指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动。平衡条件：平衡：

使刚体处于平衡状态时，力系所满足的一定条件。3.平衡的概念力系的分类：

按力系中各力作用线在空间的位置分布，将力系进行分类：平面力系空间力系汇交力系平行力系任意力系力系：作用在物体上的一组力平衡力系：一个作用于刚体而使其保持平衡的力系

4.力系的概念

5.力系等效的概念：

两个不同的力系，如果对同一物体产生相同的外效应，则称该两力系相互等效。说明：理论力学中，力系等效只要求外效应相同。ABAB2FFF基本概念力系——作用于同一物体或物体系上的一群力。等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。平衡力系——能使刚体维持平衡的力系。分力——一个力等效于一个力系，则力系中的各力称为这个力（合力）的分力。合力——能和一个力系等效的一个力。§1-2静力学公理公理是人们在生活和生产实践中长期积累的经验总结，又经过实践反复检验，是符合客观实际的最普遍、最一般的规律。静力学公理是静力学中已被实践反复证实并被认为无须再证明的真理。它们是研究静力学的理论基础。公理一二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充要条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且在同一直线上。F1F2AB注意：公理对于刚体的平衡是充要条件，而对变形体仅为平衡的必要条件。F1=F2在两个力作用下处于平衡的构件称为二力构件。二力构件:公理二加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对于刚体的作用。

若作用在刚体上的力系可由另一力系代替而不改变它对刚体的效应，则称这两个力系为等效力系。等效力系：加减平衡力系原理：推论一力的可传性

作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。AFABFF1

F2BAF2作用于刚体上的力——滑动矢量力的三要素为大小、方向和作用线。注意他：力的理可传晌性对幅于变渠形体稍并不起适用宿。例如盲：FF

PP公理跃三倾力枕的平患行四宁边形义法则F1F2FRFRAF1F2FR=F1+F2作用衬在物头体上脊同一蹦点的础两个尿力,可以献合成蒙为一健个合筑力。蚀合力沸的作奋用点善也在倦该点饿，合恨力的赌大小邪和方泽向，农由这薪两个振力为赢边构竖成的控平行看四边蒙形的惑对角穴线确谨定。A力三英角形恶法推论纤二费三解力平恭衡汇岛交定使理作用标于刚体上三大个相即互平齐衡的偏力，权若其脚中两雀个力德的作散用线鹅汇交阁于一汉点，仁则此希三力尚必在溪同一音平面泄内，貌且第甜三个婆力的蝇作用梁线通扯过汇额交点岩。F1FF2A=证明乱：F1F2F3A3AA2A1推论帐二虑三疗力平旋衡汇恋交定晴理作用拦于刚体上三麻个相援互平么衡的是力，巷若其系中两糟个力述的作旺用线项汇交誓于一明点，旁则此阶三力封必在蔬同一酷平面唐内，纸且第碎三个销力的消作用箩线通界过汇淘交点累。FA=证明起：F1F2F3A3AA2A1F3A3公理洞四作用屿与反订作用填定律作用喷力和胀反作掩用力词总是昌同时边存在领，两片力的芬大小博相等博、方训向相甩反，售沿着放同一润直线宋，分脑别作册用在惹两个描相互秘作用俊的物家体上抵。注意冤：在画昂物体岂受力貌图时捐要注傲意此词公理胸的应意用．公理傅五刚化乔原理柔性欣体（倚受拉毛力平路衡）刚化坐为刚块体（参仍平头衡）反之站不一梨定成过立，炉因对垒刚体忽平衡葱的充地分必悟要条河件，温对变托形体焰是必际要的胸但非奖充分恳的．刚体伤（受口压平周衡）柔性水体（悔受压蜘不能规平衡最）若变腰形体许在某磨个力裂系的幕作用最下处损于平恭衡状诉态，要则将斗此物登体视劣为刚酸体（刚化）时打其平疤衡状壳态不肠受影腿响。§1尼-3约束迁和约卖束力自由峰体——位移虫不受轰限制卸的物酸体非自割由体——位移荐受到副某些皆限制映的物浊体约束——由周芳围物划体所堵构成己的、丢限制娃非自萌由体护位移的条饲件约束溉力的住方向锹必与撞该约蹲束所改能够屯阻碍悲的位德移方酱向相稀反，经大小钉通常狮是未钢知的匹。约束野力——约束似对非好自由岩体施路加的请力主动平力——约束南力以长外的组力AG几点童说明驾：1、约据束反邮力产灶生的慰原因2、主态动力宅与约硬束反牙力的沃关系资：（1）主动吨力：能使独物体刷运动轰或有值运动掘趋势窜的力衡，如渡重力吩、施加的砍力。3、约轿束反作力三要艘素：（2）约束级反力效：由主脉动力恶引起雹，并收随主牵动力苏的改紧变而折改变很。主动院力可执独立农存在薪，而疤反力森必须把依赖植于一贺定的未主动肃力。（3）一箭般情岭况下促，主障动力鬼是给陈定的要，约齐束反隐力是型待求扎的。作用若点：约束庙与被哭约束体物体溪相互播接触当处。方向稳：与约美束所误能限雾制的跌运动烟的方疼向相痒反。大小艰：根据农主动摧力及等平衡络条件掉求出杨。工程腿中常趟见的料几类妨约束1.柔性侮体约句束绳索皮带——链条AAFA反力特征:方位:沿柔性体轴线指向:背离物体(受拉)约束艘特征:只限门制物闹体沿喉柔性稿体伸脱长方鹅向的笛运动反力特征:方位:沿柔性体轴线指向:背离物体(受拉)约束诵特征:只限御制物快体沿馅柔性沉体伸阳长方跪向的桶运动F1F22.光滑中接触彩面约乌束凸轮传动约束砌特征奔：只限脾制物届体沿亿公法颠线趋亦向于霸支承迁面方素向的脏运动反力特征晶：方位:沿接触处的公法线指向:指向物体（物体受压）3.光滑犬圆柱地铰链氏约束约束特征：只限制物体沿圆柱形径向的运动。不限制其轴向和绕轴的转动运动。——属光滑面约束约束反力特征:方位：沿销钉的径向指向：指向不定(假定两互相垂直分量)ABABF固定萝铰链冷或铰照支座FyFxF铰活支商铰链题或中疫间铰销钉ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB4.辊轴湿铰链字支座大（可此动铰映链支婚座）约束罪特征属：只限设制垂墓直于勺支承现面方芹向的崇运动钩。约束客反力遇特征电：方位：通过销钉中心，垂直于支承面指向：指向待定（常假定）辊轴铰链畅支座咱约束挑符号遇及反巡寿力表杜示辊轴约束简化符号辊轴约束反力表示固定涌铰链凡支座咬和辊尾轴支扶座实赚例固定执铰链激支座辊轴票支座5.双铰足链刚结杆约保束（翻链杆锁约束洲）链杆:①两端用光滑铰链与其它物体连接的刚杆②不计自重③杆上无其它主动力作用链杆约束助特征可：只限制仿物体拴沿杆留轴线晚方向蚁的运发动。约束阁反力粘特征揪：方位：沿链杆的轴线方向(或两铰链的连线方向)指向：指向不定(通常假定)链杆约束简图链杆约束反力链杆——二力源杆FAFBACB二力蒙构件能（二滑力杆窄）ABCABABFAFB受力敲图正延确吗?CABABFAFBCBDAABFBFA物体慕的受什力分摄析：确定要物体揪受了低几个界力，微每个荣力的孟作用省位置护和力选的作贿用方增向。受力扑图：柏施力罢物体苹对研桂究对谱象的柱所有选作用载力的狸简图§1台-4物体窑的受午力分市析和蕉受力状图1.取分款离体松。2.画出胞对象弦所受贪的全屯部主园动力砍。3.在存尊在约浑束的踢地方脆，按傲约束涂类型短逐一亡画出令约束反力遵。受力斩图的牛画法朱步骤紫：ABCPACBFAFNBP例1重P的均枯质圆枝轮在孝边缘A点用盟绳系午住，冈圆轮基边缘B点靠桶在光睁滑的遗墙面蛛上。蚕试画果出圆周轮的猫受力赛图。FBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAy例2试画灭出梁AB的受汤力图岔。BAPCCBACPFCFBFAFC′FBFAxFAy例3试分评别画摔出左喘、右抛拱及肝整体宾的受裳力图冠。FAxFAyPACFC′FAxFAyFEFBFDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例4试分死别画件出每缘瑞个物牛体及顺整体缘瑞的受努力图。CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFA例5图示也机构畏中，榨当销齐钉C附于BC杆时俯，试团分别妇画出饥各杆斥及整焦体的馅受力响图。FDxFDyFAxFAyOCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例6试分换别画链出每槽个物涂体及猎整体畅的受砍力图苦。FBxFByFOxFOyAF2BF1ABCFBACMFFBABACF