静力学基本知识.ppt

1、,静力学,CAI课件,吉林工业大学工程力学系,第一篇静力学,主要研究三个问题：,1.物体的受力分析,2.力系的等效替换和简化,3.刚体在各种力系作用下的平衡条件及其应用,第一章静力学基本知识,1-1力的概念,力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态和形状发生改变。力使物体运动状态发生改变的效应称为外效应-运动效应。力使物体形状发生改变的效应称为内效应-变形效应。力的三要素：力的大小，方向和作用点。,1-2静力学公理,公理1力的平行四边形法则,作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由这两个力矢为边所构成的平行四边形的对角线确定。,公理2二力平衡条件,

2、等值，反向，共线！,二力构件,二力构件承受外力与本身形状无关；,公理3加减平衡力系原理,在作用于刚体的已知力系中，加上或去掉任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。,推理1力的可传性,作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变它对于刚体的作用。,推理2三力平衡汇交定理,当刚体受三个力而处于平衡时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。,，等值，反向，共线！,有：,公理5刚化原理,变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，则平衡状态不变.,变形体遵从刚体平衡条件！,1-3约束和约束反力,一、柔索约束,柔索

3、对物体的约束力，作用在接触点，方向沿着柔索背离物体。,二、光滑面约束,圆柱铰链和固定铰链支座对物体的约束力，通过铰链中心，方向不定。,2、向心轴承同上,三、光滑铰链约束,1.圆柱铰链和固定铰链支座,四、辊轴支座约束,约束力只能沿光滑支撑面的法线方向，并通过铰链中心。,五、光滑球铰链约束,球铰链对物体的约束力过球心，大小，方向不定。,用投影表示力:,1-4物体的受力分析和受力图,（1）对象明确，分离彻底。,根据问题的要求，研究对象可以是一个物体，或几个相联系的物体组成的物体系统。,在明确研究对象之后，必须将其周围的约束全部解除，单独画出它的简单图形。,（2）力不能凭空产生，有力必有施力物体,（3

4、）根据每个约束单独作用时，由该约束本身的特性确定约束的方向。,（4）不画内力，只画外力。内力是所取研究对象内部各物体间的相互作用力；外力是研究对象以外的物体对研究对象的作用力。,（5）物体之间的相互作用力应满足作用与反作用定律。,1-5力的投影,一、力的投影,力在轴上的投影:力与该投影轴单位矢量的标量积.,二次投影法,用投影表示力：,1.圆柱铰链和固定铰链支座,常常用投影表示力：,2.辊轴支座约束,1-6力矩和力偶,一：力对点之矩,矩心o，力臂h，单位：Nm,定义：力对点之矩是定位矢量,定位矢量O,=,二：力对轴之矩,研究力使门绕Z轴转动,定义：力对轴之矩,力对轴之矩的计算,把力在xy平面投影,算出：,同理：,=,力对点之矩,力对轴之矩,对y，z轴有同样结论！,解：,因为力与x轴共面，,计算对y轴的矩,计算对z轴的矩,另解：,计算力对点o之矩,可知：,作用于同一物体上的大小相等,方向相反且不共线的两个力组成的特殊力系.