ch01靜力學(xué)分析基礎(chǔ).ppt

第一篇 構(gòu)件靜力分析,研究對(duì)象： 平衡狀態(tài)的剛體或剛體系統(tǒng) 研究內(nèi)容： 物體的受力分析； 力系的簡化； 物體在力系作用下處于平衡的條件及其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。,第一章 靜力學(xué)分析基礎(chǔ),本章主要內(nèi)容： 1、靜力學(xué)基本概念 2、靜力學(xué)公理 3、約束和約束反力 4、受力圖 重點(diǎn)： 1、靜力學(xué)公理 2、約束和約束反力 3、受力圖,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,一： 力的概念,力的單位：,牛頓（N）以及千牛（KN）,1定義：力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用可以使物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形狀尺寸發(fā)生變化。,2. 力的效應(yīng)： 運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)) 變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。,3. 力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn),力矢量,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,4.相關(guān)的概念 平衡：是指物體相對(duì)于地球靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。 力系：是指作用在物體上的一群力。 平衡力系：一組使物體處于平衡狀態(tài)的力 等效力系：一個(gè)力系與另一個(gè)力系對(duì)物體的作用效果 相同，兩力系互為等效力系。 合力：一力與一力系等效，則該力為力系合力 分力：一力與一力系等效，則力系中各力為力的分力 力的合成與分解,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,是指在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。,二.剛體,剛 體,變 形 體,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,1- 2 靜力學(xué)公理,公理1 二力平衡條件,作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個(gè)力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用線共線,1- 2 靜力學(xué)公理,只有兩個(gè)力作用下處于平衡的物體 力作用線為兩接觸點(diǎn)連線,二力構(gòu)件,不是二力構(gòu)件（忽略重力？）,1- 2 靜力學(xué)公理,力可以在剛體上沿其作用線移至任意一點(diǎn)而不改變它對(duì)剛體的作用效應(yīng),公理2 加減平衡公理,在作用于剛體的任意力系上，加上或減去任意平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。,推論1：力的可傳性,（作用在剛體上的）力的三要素可以敘述為： 大小、方向、作用線,1- 2 靜力學(xué)公理,公理3 力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為一個(gè)合力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示。,此公理表明了最簡單力系的簡化規(guī)律，是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。,1- 2 靜力學(xué)公理,作用在剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則第三個(gè)力的作用線通過匯交點(diǎn)。,推論2：三力平衡匯交原理,證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共線， 三力 必匯交，且共面。,1- 2 靜力學(xué)公理,1- 2 靜力學(xué)公理,公理4 作用力和反作用力公理,兩物體間的作用力與反作用力總是同時(shí)存在，且大小相等、方向相反、沿同一條直線，分別作用在這兩個(gè)物體上。 作用力與反作用力互相依存、同時(shí)出現(xiàn)、同時(shí)消失，分別作用在相互作用的兩物體上。 作用力與反作用力與二力平衡公理中的兩個(gè)力有著本質(zhì)的區(qū)別。,1- 2 靜力學(xué)公理,例 吊燈,在畫物體受力圖時(shí)要注意此公理的應(yīng)用。,1- 3 約束和約束反力,一、概念 約束：能限制某些物體運(yùn)動(dòng)的其它物體。 約束反力(反力)：約束對(duì)非自由體的作用。,大小常常是未知的； 方向總是與約束限制的物體的位移方向相反； 作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。,約束反力特點(diǎn)：,1- 3 約束和約束反力,二、約束的基本類型 1、柔性約束 2、光滑面約束 3、光滑鉸鏈約束 4、固定端約束,1- 3 約束和約束反力,1、柔性約束及其反力FT,繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。,1- 3 約束和約束反力,2、光滑面約束及其反力FN,約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體,P,N,N,P,P,N,P,N,1- 3 約束和約束反力,3、光滑鉸鏈約束及其反力FN,光滑鉸鏈約束特點(diǎn)(摩擦忽略不計(jì))： 只能限制兩物體的相對(duì)移動(dòng)，而不能限制兩物體的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的約束，包括中間鉸鏈約束、固定鉸鏈約束和活動(dòng)鉸支座三種類型。 約束反力：通過鉸鏈中心，大小、方向均未確定。一般用一對(duì)通過鉸鏈中心，大小未知的正交分力來表示。但其中二力構(gòu)件、活動(dòng)鉸支座的反力方向是可以確定的。,1- 3 約束和約束反力,中間鉸鏈約束,1- 3 約束和約束反力,固定鉸鏈約束,1- 3 約束和約束反力,活動(dòng)鉸支座,1- 3 約束和約束反力,4、固定端約束及其反力 固定端約束特點(diǎn)：一桿插入固定面的力學(xué)模型，如車刀與工件分別夾持在刀架和卡盤上，都是固定不動(dòng)的。 約束反力：固定端既限制了物體的垂直與水平移動(dòng)，又限制了物體的轉(zhuǎn)動(dòng)，故此在平面問題中，可將固定端約束的約束反力簡化為一組正交的約束反力與一個(gè)約束力偶。,1- 4 受力圖,一、受力圖 畫物體受力圖主要步驟為： 選研究對(duì)象；取分離體；畫上主動(dòng)力； 畫出約束反力。,例 1-1 一重為G的球體A，用繩子BC系在光滑的鉛垂墻壁上，試畫出球體A的受力圖。,G,A,D,B,C,G,A,D,B,FT,FN,1- 4 受力圖,例1-2 如圖所示三鉸拱橋，由左、右兩半拱鉸接而成。設(shè)半拱自重不計(jì)，在半拱AB上作用有載荷F，試畫出左半拱片AB的受力圖。,1- 4 受力圖,1- 4 受力圖,例1-3 如圖曲柄沖壓機(jī)工作簡圖，皮帶輪重為G，沖頭C及連桿BC的重量忽略不計(jì)，沖頭C所受工作阻力為Q。試畫出帶輪A、連桿BC、沖頭C和整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。,1- 4 受力圖,1- 4 受力圖,二、畫受力圖應(yīng)注意的問題,1、不要漏畫、多畫力 2、不要畫錯(cuò)力的方向 3、受力圖上不帶約束 4、受力圖只畫外力，不畫內(nèi)力 5、同一系統(tǒng)各