简明理论力学课件 01静力学基本概念与受力图

简明理论力学第一篇静力学1.荷兰工程师斯蒂芬1586年出版《静力学原理》（DeBeghinselenderWeeghconst

，ThePrinciplesofStatics,lit.

ThePrinciplesoftheArtofWeighing)。得到了“平行四边形定律”，一般被认为是静力学方面的奠基人。

2.法国学者伐里农在1725年《新力学》一书提出“静力学”一词。

3.法国学者路易·班锁在1803年《静力学原理》一书中创立“几何静力学”体系。(Elémentsdestatique(1803)，translatedas

TheElementsofStatics

in1848byThomasSutton)静力分析的主要内容

受力分析

forceanalysis

力系的等效

equivalent

力系的简化

reduction

力系的平衡

equilibrium第一章静力学的基本概念与物体的受力分析第一章基本概念受力图§1-1静力学的基本概念§1-2静力学公理§1-3约束与约束反力§1-4分离体和受力图

所谓刚体，

是静力分析中所用的力学模型,是指在力的作用下不变形的物体。

一、刚体的概念§1-1静力学的基本概念Part1

刚体与变形体模型Part2变形体Part3刚体Part4

变形体Part5

刚体因此，刚体是静力分析中时，将物体受力所产生的变形忽略掉，而得到的力学模型。力:

物体间的相互机械作用直接间接力对物体的效应：二、力的概念运动效应:变形效应:使物体的机械运动发生变化使物体发生变形外效应内效应力的三要素：1.大小magnitude2.方向direction3.作用点activepointABF

力是定位矢量locationvector二、力的概念集中力：力的作用范围很小，可以看成一个点。三、力的分类分布力：力的作用范围较大，不可以看成一个点。Part1

集中力concentratedforcePart2

分布力distributedforce①线分布力

②面分布力

③体分布力平衡：

指物体相对于惯性参考系处于静止或等速直线运动状态。平衡条件：使刚体处于平衡状态时，力系所满足的一定条件。四、平衡的概念力系等效：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。五、力系等效的概念1.刚体：是一种力学模型，是指在力的作用下不变形的物体。

2.力的概念：力是物体间的相互机械作用。3.力的分类：集中力、分布力。

4.平衡：指物体相对于惯性参考系处于静止或等速直线运动状态5.力系等效：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。概念小结力对物体的效应：运动效应-外效应、变形效应-内效应。力的三要素：大小、方向、作用点，力是定位矢量。

力F作用在A点与作用在B点，对物体的外效应有何不同？思考题：§1-2静力学公理所谓公理，是指人们在长期生产生活的实践中总结出来的不证自明的事实或结论。公理一：二力平衡公理作用在刚体上的两个力平衡的必要与充分条件是：两个力大小相等，方向相反，并沿同一直线作用。（1）对于刚体，这个条件是必要与充分的；但对于变形体，这个条件是必要的但不充分。例如：（2）不要将二力平衡条件与力的作用和反作用性质相混淆。注意：二力构件：

在两个力作用下处于平衡的构件称为二力构件。公理二：加减平衡力系公理

在刚体上施加任意平衡力系，都不会影响原力系对刚体的效应。推论：力的可传性(transmissibility)当研究力对刚体的效应时，只要保持力的大小、方向不变，将力的作用点沿力的作用线移动，并不改变力对刚体的效应。因此，作用在刚体上的力沿作用线可移动的性质，称为力的可传性。ABFABFFF力的可传性对于变形体并不适用。

例如：FFFF注意：公理三：力的平行四边形定律注：力的平行四边形定律是力的矢量性的表现。不平行的三力平衡汇交定理：作用在刚体上同一平面内的三个互不平行的力平衡的必要条件是：三力的作用线汇交于一点。公理四：作用与反作用定律两物体间的相互作用力，总是大小相等、指向相反、沿同一直线作用于这两个物体上。公理五：刚化公理若变形体在某个力系的作用下处于平衡状态，则将此物体变成刚体（即：将此物体刚化）时其平衡状态不受影响。公理一：二力平衡公理公理二：加减平衡力系公理推论：力的可传性公理三：力的平行四边形定律定理：不平行的三力平衡汇交定理公理四：作用与反作用定律公理五：刚化公理小结：弧形闸门(静水压力)如何求水对弧形闸门的作用力？思考题：10m8m刚化公理的一个应用：

刚化公理:如果变形体在某一力系的作用下处于平衡，若将此变形体刚化为刚体，其平衡状态不变。10m8m§1-3

约束与约束反力

(constraintanditsreaction)一、两类物体1、自由体(freebody)：能在空间做任意运动的物体。如：气球、飞行的飞机、炮弹。2、非自由体(constrainedbody)：不能沿某些方向运动的物体。如：悬挂着的灯、钢轨上的列车。1.约束：由周围物体构成的阻碍非自由体运动的限制条件，称为该非自由体的约束。2.约束反力：约束对物体的作用力，可简作反力或约束力。

二、约束与约束反力说明：（1）主动力(activeforceorappliedforce)：能使物体运动或有运动趋势的力，如重力、施加的力。（2）约束反力(reactiveforceorreaction)：由主动力引起，并随主动力的改变而改变。主动力可独立存在，而反力必须依赖于一定的主动力。（3）一般地，主动力是给定的，约束反力是待求的。

2.约束反力三要素：作用点：约束与被约束物体相互接触处。方向：与约束所能限制的运动的方向相反。大小：根据主动力及平衡条件求出。1.主动力与约束反力的关系：

三、约束的基本类型1.柔性约束(flexibleconstraint)1.柔性约束(flexibleconstraint)缆索(cable)FT2.光滑平面约束3.中间铰约束销钉(pin)，光滑圆柱铰链。由一个圆柱形销钉插入两个物体的圆孔中而构成。中间铰的结构中间铰约束的作用是将两个物体连接在一起。中间铰4.活动铰支座（辊轴支座）FN活动铰支座的其他形式FN

Fx

Fy5.固定铰支座固定铰支座的反力铰支座的实例6.链杆约束

链杆定义：两端铰链连接、自重不计的刚杆。约束反力沿链杆两端铰链的连线，指向不定。

FFAFB7.轴承约束径向轴承(slidebearing)止推轴承(thrustbearing)8.折页约束蝶铰（折页、活页铰）(hinge)历史文物——折页铜合页汉代-西安历史博物馆安徽大云山汉墓中的银折页9.球铰约束FxFzFy球铰ball-socketjoint球铰处约束力10.弹性约束1.两类物体：自由体是能在空间做任意运动的物体，非自由体是指不能沿某些方向运动的物体。2.由周围物体构成的阻碍非自由体运动的限制条件，称为该非自由体的约束。3.约束反力是约束对物体的作用力，可简称反力或约束力。约束反力由主动力引起，并随主动力的改变而改变。4.约束的基本类型：柔性约束、光滑平面约束、中间铰约束、活动铰支座、固定铰支座。5.约束的其他类型：链杆约束、轴承约束、折页约束、球铰约束、弹性约束。小结:下面的实际约束简化成什么约束类型？思考题：§1-4分离体和受力图(freebodyanditsforcediagram)画受力图的步骤

取隔离体1

画出主动力2根据约束性质画出约束力3受力分析示例(1)BF2F1F3画图示结构的受力图ABF2F1F3取隔离体画出主动力ABF2F1F3FAyFAxFB再画出约束力

受力分析示例(2)画出各部分的受力图圆盘的受力图WFN1FN2

取隔离体；

画出主动力；

画出约束力。三铰拱的受力图CBABC杆的受