第一章 静力学基本概念与公理.ppt

1、2020/8/3,1,静力学,研究物体机械运动的特殊情况平衡问题 平衡： 物体相对于地面静止或作匀速直线运动。,2020/8/3,2,实例1,2020/8/3,3,实例2,2020/8/3,4,实例3,2020/8/3,5,静力学任务,研究对象-刚体,研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件等,1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受 哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力 图,2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系,3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题 ,2020/8/3,6,

2、第一章 静力学基本概念和物体的受力分析,2020/8/3,7,1，基本概念,刚体在任何情况下都不发生变形的物体。它是一种理想化的力学模型。 力-物体间相互的机械作用。 力的效应-内效应（变形效应） 外效应（运动效应）。 力的三要素:大小，方向，作用点位置。 力的分类；分布力，集中力。 力的表示；矢量。 力系；等效力系；平衡力系；合力；力系的合成与分解等。,2020/8/3,8,2，静力学公理,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分必要条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。,只适用刚体,使刚体平衡的充分必要条件,2020/8/3,9,二力构件： 仅受两

3、力作用而保持平衡的构件。 两力的作用线必沿两力作用点的连线。,2020/8/3,10,公理二（加减平衡力系公理） 可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉任意个平衡力系，而不改变原力系对刚体的作用。 只适用于刚体,2020/8/3,11,推论（力在刚体上的可传性） 作用于刚体上的力，其作用点可以沿着它的作用线移动到刚体内的任意一点，而不改变该力对刚体的作用。,=,=,2020/8/3,12,此推论只适用于刚体,作用于刚体上的力的三要素： 大小、方向和作用线位置,2020/8/3,13,公理三（力的平行四边形定律） 作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力矢由原两

4、力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。,矢量表达式：R= F1+F2,2020/8/3,14,亦可用力三角形求得合力矢,2020/8/3,15,推论（三力汇交定理） 当刚体在三个力作用下平衡时，若其中两力的作用线汇交于某点，则第三力的作用线必定在同一平面内，且也通过这个点。,2020/8/3,16,公理四 (作用和反作用公理) 任何两个物体间的相互作用力，总是大小相等，方向相反，沿同一直线，并同时分别作用于这两个物体上。 公理五 (刚化公理) 设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响。,2020/8/3,17,刚化原理图,反之

5、不一定成立,刚体（受压平衡）,柔性体（受压不能平衡）,2020/8/3,18,3，约束与约束反力,自由体：能在空中作任意方向运动的物体。 非自由体：受到周围物体的阻碍与限制，而不能作任意方向运动的物体。 约束：对非自由体的某些运动起限制作用的周围物体。 约束反力：约束给与非自由体的力。,约束力,大小待定,方向与该约束所能阻碍的非自由体的位移方向相反,作用点非自由体上与约束的接触处,约束力以外的其它力统称主动力,2020/8/3,19,常见的约束类型： 1）光滑支承面所构成的约束,这类约束的约束反力，作用在接触点处，方向沿接触表面的公法线，并指向被约束的物体。,约束力方向与该约束所能阻碍的非自由

6、体的位移方向相反,2020/8/3,20,2020/8/3,21,2020/8/3,22,2020/8/3,23,2020/8/3,24,2）由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束,这类约束都只能承受拉力。 绳索对物体的约束反力，作用在接触点处，方向沿着绳索背离物体。,2020/8/3,25,2020/8/3,26,3）光滑圆柱铰链所构成的约束（固定铰链支座，活动铰链支座等）,当主动力未确定时，约束力的方向预先不能确定。无论约束力朝向何方，它的作用线必沿接触点的公法线，并通过轴心。,2020/8/3,27,2020/8/3,28,2020/8/3,29,2020/8/3,30,2020/8/3,31,2020/8/3,32,2020/8/3,33,4）球铰链,2020/8/3,34,5）止推轴承,约束特点：,止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制,约束力：比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交分力 ,2020/8/3,35,6）其他约束 圆锥滚子轴承,2020/8/3,36,铁轨,2020/8/3,37,万向接头,2020/8/3,38,导轨,20