02理论力学讲义-第二讲(20040908).ppt

1、理 论 力 学,第二讲,上一讲 回顾,概念 质点、质点系、不变质点系、刚体、物系 力、力的效应、力的三要素、力系、平面力系、空间力系、汇交力系、平行力系、等效力系、合力、分力 平衡、平衡力系、平衡条件 公理 公理 1 二力平衡公理 公理 2 加减平衡力系公理 公理3 力的平行四边形法则 公理4 作用与反作用定律 推论1 力的可传性原理 推论2 三力平衡汇交定理,1-2 静力学公理（续）,推论1（力的可传性原理）: 作用于刚体的力可以沿其作用线移到刚体内任意一点，而不改变它对于刚体的效应。,等效,C,力的这种性质称为力的可传性。对于刚体，力是滑动矢量,1-2 静力学公理 （续）,推论2（三力平衡

2、汇交定理）: 刚体受三个力作用而成平衡时，若其中任何两个力的作用线相交于一点，则其余一力的作用线亦必交于同一点,且三个力的作用线在同一平面内。,静力学 第一章 静力学的基本概念与公理,1-1 静力学的基本该念 1-2 静力学公理 1-3 约束力与约束反力 1-4 受力分析与受力图,1-3 约束与约束反力,自由体： 凡可以在空间作任意运动的物体称为自由体。,非自由体： 凡因受到周围物体的阻碍、限制而不能作任意运动（可能的位置变化）的物体称为非自由体。,约束 这种事先对于物体的运动（位置和速度）所加的限制条件称为约束。,1-3 约束与约束反力,1-3 约束与约束反力,约束体： 构成约束的周围物体称

3、为约束体 约束反力： 约束体承受物体的作用力，同时给予物体以相等、相反的反作用力，这种力称为约束反力，属于被动力 主动力 促使物体运动或有运动趋势的力, 属于主动力。,约束体,主动力,约束反力 被动力,1-3 约束与约束反力,约束反力的确定： 方向和大小,基本约束类型： 柔性体约束 光滑接触面（线）约束 光滑圆柱绞链约束,1-3 约束与约束反力,柔性体约束： 包括绳索、胶带、链条等，视为绝对柔软。 只能承受拉力，不能承受压力和抗拒弯曲，只能限制物体沿着柔性体伸长的方向运动。 柔性体约束反力：拉力，作用在连接点或假想截断处，方向沿着柔性体的轴线背离物体,1-3 约束与约束反力,光滑接触面（线）约

4、束：,忽略摩擦，接触表面视为理想光滑的。 这类约束的特点是不论支承接触表面的形状如何，只能承受压力，不能承受拉力，只能限制物体沿两接触表面在接触处的公法线而趋向支承接触面的运动。,FN,1-3 约束与约束反力,光滑圆柱铰链约束：,圆柱形铰链简称圆柱铰，是连接两个构件的圆柱形零件，一般为销钉连接,约束反力是压力，方向不定 分解为两个分力X与Y,1-3 约束与约束反力,固定铰支座（光滑圆柱绞链约束）,构件,销钉,底座,支座是把结构物或构件支承在墙、柱、机身等固定支承物上面的装置,1-3 约束与约束反力,辊轴支座约束 将结构物或构件的铰支座用几个辊轴（滚柱）支承在光滑的支座面上，就成为辊轴支座,构件

5、,销钉,底座,1-3 约束与约束反力,链杆与二力杆： 两端用光滑铰链与其他构件连接且不受其他力的刚杆称为链杆,曲柄,连杆,滑块,1-3 约束与约束反力,关于单面约束、双面约束,受力图,1-4 受力分析与受力图,受力分析: 分析物体的受力情况的分析过程 隔离法： 把研究对象的约束全部解除，并把它从周围的物体中分离出来，孤立地考察它，画出其简图。 解除约束原理: 当受约束的物体在某些主动力的作用下处于平衡，若将其部分成全部的约束除去，代之以相应的约束反力，则物体的平衡关系不受影响。,受力图,平衡方程：FT-G=0,1-4 受力分析与受力图,受力图： 将作用于该分离体的所有的主动力和约束反力以力矢表

6、示在简图上，这种图形称为分离体的受力图 在研究对象的轮廓图上画出作用在其上的全部主动力和约束力的图形,FT,P,1-4 受力分析与受力图,画受力图的步骤： 选取研究对象：根据问题的已知条件和题意要求确定研究对象，研究对象可以是一个物体，几个物体的组合，或整个物体系统。 画出其轮廓图形。几何图形应合理简化，既反映实际又分清主次。 先画主动力：画出全部主动力，不要多画、少画。（未明确指示，不计重力和摩擦） 再画约束反力。画约束反力时要根据约束类型及其特性定出反力的方向和作用位置。,1-4 受力分析与受力图,例11 绞车通过钢丝绳牵引重为 W的矿车沿斜面轨道运动（如图）。画出矿车的受力图。,解:1)

7、取矿车为研究对象。,FNA,FNB,FT,W,2)将矿车从钢丝绳和斜面钢轨的约束中分离出来，画出其轮廓简图。,3)作用于矿车上的力有重力W，铅垂向下；,4)钢丝绳的约束反力FT沿绳的中心线背离矿车；斜面钢轨为光滑接触面约束，其反力FNA、FNB 分别过车轮与轨道的接触点A,B,沿轨面的法线方向指向矿车。受力图如图,1-4 受力分析与受力图,例1-2 水平梁 AB两端用铰支座和辊轴支座支承（如图）。在 C处作用一集中荷载F,梁重不计，画出梁AB的受力图。,解:1) 取梁AB为研究对象,2)分离，画出其轮廓简图。,3)作用于梁上的力有集中荷载F ；,4) B端辊轴支座的反力FNB 垂直于支承面铅垂

8、向上，A端铰支座的反力用通过A点的相互垂直的两个分力FAX与FAY 表示,FRA,1-4 受力分析与受力图,例1-3 简易起重架如图所示，A、C、D三处都是圆柱铰，被起吊的重物重为W，绳端拉力为FT，不计自重，画出下列各研究对象的受力图： 1）重物连同滑轮 B；2）斜杆CD；3）横梁AB；4）整体。,步骤: 取研究对象、轮廓简图、主动力、约束力,1-4 受力分析与受力图,步骤: 取研究对象、轮廓简图、主动力、约束力 1）重物连同滑轮 B；2）斜杆CD；3）横梁AB；4）整体。,FBX,FBY,FSD,FSC,F SC,FBX,FBY,FAX,FAY,FSD,内力,1-4 受力分析与受力图,画受力图的注意事项: 隔离：受力图中只画研究对象的简图和所受的全部作用力 合理：每画一力要有依据，既不要多画，也不要漏画。 受力：研究对象由各部分间相互作用的力（即内力）和研究对象施予周围物体的力不画（未明确指示，不计重力和摩擦） 约束力：不要画错力的方位。所画反力要与除去的约束性质相符合 二力构件：有时要根据二力平衡共线、不平行的三平衡汇交等平衡条件