WYQ14-15學(xué)年靜力學(xué)第一章

1、1學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求1.認(rèn)真聽講認(rèn)真聽講, 并希望做筆記并希望做筆記.2.認(rèn)真看書認(rèn)真看書. 要思考要思考,防止一聽就懂防止一聽就懂,一看就會一看就會,一拿起筆來就干瞪眼一拿起筆來就干瞪眼.3.認(rèn)真做作業(yè)認(rèn)真做作業(yè), 作圖要用直尺和圓規(guī)（工程作圖要用直尺和圓規(guī)（工程師的基本訓(xùn)練）師的基本訓(xùn)練）.參考書：參考書： 理論力學(xué)理論力學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 材料力學(xué)材料力學(xué) 劉鴻文劉鴻文2工程力學(xué)3力的單位：力的單位： 國際單位制：牛頓國際單位制：牛頓(N) (N) 千牛頓千牛頓(kN)(kN)第一章第一章 靜力學(xué)的基本概念和物體的受力分析靜力學(xué)的基本概念和物體的受力分析1-11-1靜力學(xué)的基

2、本概念靜力學(xué)的基本概念一、力的概念一、力的概念1定義定義：力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用使物體的力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用使物體的 運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變或使物體產(chǎn)生變形。運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變或使物體產(chǎn)生變形。2. 力的效應(yīng)：力的效應(yīng)： 運(yùn)動效應(yīng)運(yùn)動效應(yīng)( (外效應(yīng)外效應(yīng)) ) 變形效應(yīng)變形效應(yīng)( (內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)) )。3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)。大小，方向，作用點(diǎn)。表示為：表示為：F，手寫為，手寫為FF （靜力學(xué)主要研究外效應(yīng)，材料力學(xué)研究內(nèi)效應(yīng)）（靜力學(xué)主要研究外效應(yīng)，材料力學(xué)研究內(nèi)效應(yīng)）力是矢量力是矢量4 平衡力系：平衡力系：物體在力系作用下處于平衡，我們稱這個(gè)力

3、系物體在力系作用下處于平衡，我們稱這個(gè)力系 為平衡力系。為平衡力系。 是指物體相對于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)是指物體相對于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。動的狀態(tài)。 三三. .剛體剛體就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。二二. .平衡平衡等效力系：等效力系：用一個(gè)力系代替另一個(gè)力系，而不改變原力系用一個(gè)力系代替另一個(gè)力系，而不改變原力系 對剛體的效應(yīng)，稱此兩力系等效或互為等效力系對剛體的效應(yīng)，稱此兩力系等效或互為等效力系。51-2 1-2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理公理公理：是人類經(jīng)過長期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的是人類經(jīng)過長

4、期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。實(shí)踐所驗(yàn)證，是無須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理作用于同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要和充分條件作用于同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要和充分條件是：是： 這兩個(gè)力這兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用在同一直線上。大小相等、方向相反、作用在同一直線上。 ( (簡稱等值、反向、共線）簡稱等值、反向、共線）2121FFFF注意：注意：6說明說明：對剛體來說，上面的條件是充要的對剛體來說，上面的條件是充要的 二力構(gòu)件二力構(gòu)件：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力構(gòu)件。：只在兩個(gè)力作用下平

5、衡的剛體叫二力構(gòu)件。對變形體來說，上面的條件只是必要條件對變形體來說，上面的條件只是必要條件( (或多體中或多體中) )7 在已知力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變原在已知力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變原力系對剛體的效應(yīng)。力系對剛體的效應(yīng)。推論推論1：力的可傳性：力的可傳性 作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變該力對剛體的效應(yīng)。點(diǎn)，而不改變該力對剛體的效應(yīng)。因此，對剛體來說，力的三要素為：因此，對剛體來說，力的三要素為：大小、方向、作用線大小、方向、作用線公理公理2 2 加減平衡力系公理加減平衡力系公理

6、力是滑移矢量力是滑移矢量8當(dāng)剛體受到三力作用而平衡時(shí)，若當(dāng)剛體受到三力作用而平衡時(shí)，若有兩力的作用線相交，則此三力必有兩力的作用線相交，則此三力必構(gòu)成平面匯交力系。構(gòu)成平面匯交力系。 公理公理3 3 力的平行四邊形法則力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成一個(gè)合力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的一個(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角線來表示。即平行四邊形的對角線來表示。即推論推論2：三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理 21FFR力三角形力三角形9公理公理4 4 作用力和

7、反作用力定律作用力和反作用力定律兩物體間的相互作用力即作用力與反作用力，總是大小相等、兩物體間的相互作用力即作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反、作用線重合，并分別作用在這兩個(gè)物體上。方向相反、作用線重合，并分別作用在這兩個(gè)物體上。證證 為平衡力系，為平衡力系， 也為平衡力系。也為平衡力系。 又又 二力平衡必等值、反向、共線，二力平衡必等值、反向、共線， 三力三力 必匯交，且共面。必匯交，且共面。321 , , FFF321 , , FFF3 , FR例例 吊燈吊燈10公理公理5 5 剛化原理剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變

8、形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 公理公理5 5告訴我們：處告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。衡理論。111-3 1-3 力的投影及荷載分類力的投影及荷載分類一、力的投影一、力的投影1.力力 在任一軸上的投影在任一軸上的投影 （1）力）力 與軸共面：與軸共面：以以X表示力表示力 在在x軸上的投影，則軸上的投影，則X=ab。 12（2）力與軸不共面：）力與軸不共面：則則X=AB = ab（3）正負(fù)號規(guī)定：）正負(fù)號規(guī)定：過力過力 的起點(diǎn)和終的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別作平面垂直于點(diǎn)分別作平面垂

9、直于x軸，軸，若若為銳角，則為銳角，則X=Fcos，用觀察法確定正負(fù)，即：，用觀察法確定正負(fù)，即：如果從力的起點(diǎn)的投影到終點(diǎn)的投影與投影軸的正向一致如果從力的起點(diǎn)的投影到終點(diǎn)的投影與投影軸的正向一致者為正，反之為負(fù)。者為正，反之為負(fù)。 若若為為 與與x軸正向的夾角，則軸正向的夾角，則X=Fcos132.力在平面上的投影力在平面上的投影注意：力在軸上的投影是代數(shù)注意：力在軸上的投影是代數(shù)量，而在平面上的投影是矢量。量，而在平面上的投影是矢量。 為力為力 在平面上的投影，大在平面上的投影，大?。盒。篎=Fcosj j 14(1)一次投影法（直接投影法）一次投影法（直接投影法） cos, cos,

10、cosFZFYFX3.力在直角坐標(biāo)軸上的投影力在直角坐標(biāo)軸上的投影 若已知力與坐標(biāo)軸正向的若已知力與坐標(biāo)軸正向的夾角夾角、，則，則15（2）二次投影法（間）二次投影法（間接投影法）接投影法） 當(dāng)力與各軸正向夾當(dāng)力與各軸正向夾角不易確定時(shí)，可先將角不易確定時(shí)，可先將 F 投影到投影到xy面上，然后面上，然后再投影到再投影到x、y軸上，軸上，即即jjjjcosFZsinsinFsinFYcossinFcosFXxyxysinFFxy164.若已知力在直角坐標(biāo)軸上的投影若已知力在直角坐標(biāo)軸上的投影X、Y、Z，則，則力的大小：力的大?。?22ZYXF方向余弦：方向余弦：FZFYFX coscoscos

11、為力與為力與x、y、z軸正向的夾角。軸正向的夾角。5.力的分解式力的分解式在直角坐標(biāo)系下，力的分力與其投在直角坐標(biāo)系下，力的分力與其投影之間有下列關(guān)系：分力的模等于影之間有下列關(guān)系：分力的模等于力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的投影的絕對值，力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的投影的絕對值，即即 ZFYFXFzyx17kZF, jYF,iXFzyx 力的解析表達(dá)式為：力的解析表達(dá)式為： kZjYiXF6.力的投影和力的分力的區(qū)別力的投影和力的分力的區(qū)別 (1)力的投影和力的分力是兩個(gè)不同的概念，不得混淆：力的投影和力的分力是兩個(gè)不同的概念，不得混淆： (2)力的投影是向軸作垂線而得，力的分力則是利用平行四力的投影是向軸作垂線而

12、得，力的分力則是利用平行四邊形法則而得。邊形法則而得。ZyxFFFF 投影投影分力分力代數(shù)量代數(shù)量矢量矢量只能求出力的大小和方向只能求出力的大小和方向完全可以確定力的大小、方完全可以確定力的大小、方向及作用點(diǎn)的位置向及作用點(diǎn)的位置18僅對直角坐標(biāo)系成立，對僅對直角坐標(biāo)系成立，對斜坐標(biāo)系不成立。斜坐標(biāo)系不成立。 二、荷載分類二、荷載分類力力主動力（又稱荷載）：使物體產(chǎn)生運(yùn)動或運(yùn)動趨勢主動力（又稱荷載）：使物體產(chǎn)生運(yùn)動或運(yùn)動趨勢 的力，如的力，如 重力、風(fēng)壓力、水壓力等重力、風(fēng)壓力、水壓力等約束反力約束反力1.荷載分類荷載分類根據(jù)作用時(shí)間，荷載根據(jù)作用時(shí)間，荷載恒載：不隨時(shí)間而變，如自重恒載：不隨

13、時(shí)間而變，如自重活載：隨時(shí)間而變，如風(fēng)壓力活載：隨時(shí)間而變，如風(fēng)壓力ZFYFXFzyx關(guān)系式：19根據(jù)分布情況，荷載根據(jù)分布情況，荷載集中荷載（力）：集中荷載（力）：作用在極小的面積或作用在極小的面積或 體積上，可以認(rèn)為作用在一點(diǎn)上。體積上，可以認(rèn)為作用在一點(diǎn)上。分布荷載分布荷載：分布作用于物體的體內(nèi)或：分布作用于物體的體內(nèi)或 表面，如重力、土壓力、水壓力。表面，如重力、土壓力、水壓力。2.分布荷載分布荷載線分布力線分布力或線荷載：線荷載：沿一條直線連續(xù)分布且相互平行的力系。沿一條直線連續(xù)分布且相互平行的力系。 線荷載集度線荷載集度q：單位長度上的線荷載，單位：單位長度上的線荷載，單位：N/m

14、或或kN/m。 均布荷載均布荷載：q=const，非均布荷載：，非均布荷載：qconst 荷載圖荷載圖：表示荷載集度分布的圖形。表示荷載集度分布的圖形。 20線分布力的大小及作用位置可由力系簡化理論（后述）求得：線分布力的大小及作用位置可由力系簡化理論（后述）求得：同向線分布力的合力的大小等于荷載圖的面積，方向與分布同向線分布力的合力的大小等于荷載圖的面積，方向與分布力的方向相同，作用線通過荷載圖的形心力的方向相同，作用線通過荷載圖的形心。 常見分布力的合力及作用位置：常見分布力的合力及作用位置： qlQ21qlQ lqqQlqQ)(2112211Q2l/3l/3Ql/21Q2Ql/2l/32

15、11-4 1-4 力矩和力偶力矩和力偶力的效應(yīng)：移動效應(yīng)和轉(zhuǎn)動效應(yīng)力的效應(yīng)：移動效應(yīng)和轉(zhuǎn)動效應(yīng)一、力對點(diǎn)的矩：一、力對點(diǎn)的矩：度量力使剛體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動效應(yīng)的物理量。度量力使剛體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動效應(yīng)的物理量。(1)在平面問題中，力對點(diǎn)的矩為代數(shù)量在平面問題中，力對點(diǎn)的矩為代數(shù)量（因?yàn)樗辛氐淖饔茫ㄒ驗(yàn)樗辛氐淖饔妹娑荚谕黄矫鎯?nèi)，只要確定了力矩的大小和轉(zhuǎn)向，就可完全面都在同一平面內(nèi)，只要確定了力矩的大小和轉(zhuǎn)向，就可完全表明力使物體繞矩心轉(zhuǎn)動的效應(yīng)）。大小等于力與力臂的乘積表明力使物體繞矩心轉(zhuǎn)動的效應(yīng)）。大小等于力與力臂的乘積OABFhFmO2)(面積面積當(dāng)當(dāng)F=0=0或或h=0=0時(shí)，時(shí)，0)(Fm

16、o單位單位N N. .m m或或kN.mkN.m正負(fù)號正負(fù)號:逆時(shí)針轉(zhuǎn)動為正，反逆時(shí)針轉(zhuǎn)動為正，反之為負(fù)之為負(fù) O矩心，矩心，h 力臂力臂22（2）在空間問題中，力對點(diǎn)的矩為矢量）在空間問題中，力對點(diǎn)的矩為矢量(為了表示力使物體繞為了表示力使物體繞矩心的轉(zhuǎn)動效應(yīng)，須表示出矩心的轉(zhuǎn)動效應(yīng)，須表示出三個(gè)要素三個(gè)要素：力矩的：力矩的大小大小、力矩作用、力矩作用面的面的方位方位及力矩在其作用面內(nèi)的及力矩在其作用面內(nèi)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向，這三個(gè)要素必須用一個(gè)，這三個(gè)要素必須用一個(gè)矢量表示）矢量表示） FrFmO)(力對點(diǎn)之矩依賴于矩心的力對點(diǎn)之矩依賴于矩心的位置，所以空間力對點(diǎn)的矩位置，所以空間力對點(diǎn)的矩是是定位

17、矢量定位矢量。 力矩的大小力矩的大小 OABhFFmO2)(面積面積 力對一點(diǎn)的矩不因力沿其作用線移動而改變力對一點(diǎn)的矩不因力沿其作用線移動而改變。這再以次證明這再以次證明了了力是滑移矢量力是滑移矢量。23矢量矢量 的指的指向按右手法則確定。向按右手法則確定。 )(Fmo力對點(diǎn)之矩的解析式力對點(diǎn)之矩的解析式 以以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，則力點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，則力作用點(diǎn)的矢徑及力可表示為解析式：作用點(diǎn)的矢徑及力可表示為解析式： kZjYiXFkzjyi xr于是：于是： FrFmO)(ZYXzyxkji注意：力作用點(diǎn)的坐標(biāo)及力的投影有正負(fù)。注意：力作用點(diǎn)的坐標(biāo)及力的投影有正負(fù)。24二、力

18、偶二、力偶1.力偶力偶：大小相等、方向相反、：大小相等、方向相反、作用線平行但不重合的兩個(gè)力。作用線平行但不重合的兩個(gè)力。力偶是常見的一種特殊力系。力偶是常見的一種特殊力系。 2.力偶矩力偶矩：力偶對物體的轉(zhuǎn)動效力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)用力偶矩度量應(yīng)用力偶矩度量。 （1）平面問題中的力偶矩是代數(shù)量，大小等于力偶中的力的）平面問題中的力偶矩是代數(shù)量，大小等于力偶中的力的大小與力偶臂的乘積：大小與力偶臂的乘積： dFFFmm),(規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎粗疄樨?fù)規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，反之為?fù) 。單位單位：N.m，kN.m25（2）空間問題中的力偶矩是矢量，其對物體的作用決定于）空間問題中的力偶矩是矢量，

19、其對物體的作用決定于力力偶偶三要素三要素： 力偶矩的力偶矩的大小大小 ： 力偶力偶作用面作用面在空間的在空間的方位方位 力偶在作用面內(nèi)的力偶在作用面內(nèi)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向：力偶：力偶矩矢與力偶的轉(zhuǎn)向符合矩矢與力偶的轉(zhuǎn)向符合右手螺旋右手螺旋法則法則 。Fdm 力偶對剛體的作用完全決定于力偶矩矢。力偶對剛體的作用完全決定于力偶矩矢。3.力偶的基本性質(zhì)力偶的基本性質(zhì) 力偶只能使物體轉(zhuǎn)動。因此，力偶只能使物體轉(zhuǎn)動。因此，力偶不能與一個(gè)力等效力偶不能與一個(gè)力等效，它既不，它既不能合成一個(gè)力，也不能與一個(gè)力平衡。力偶只能用力偶來平衡。能合成一個(gè)力，也不能與一個(gè)力平衡。力偶只能用力偶來平衡。 26力偶對任一點(diǎn)之矩恒等

20、于力偶矩力偶對任一點(diǎn)之矩恒等于力偶矩而與矩心位置無關(guān)，因此而與矩心位置無關(guān)，因此力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)完全決定于力偶矩。力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)完全決定于力偶矩。 只要保持力偶矩矢的大小和方向不變，力偶可以在其作用只要保持力偶矩矢的大小和方向不變，力偶可以在其作用面內(nèi)任意移動，也可以移動到與其作用面相互平行的平面中面內(nèi)任意移動，也可以移動到與其作用面相互平行的平面中去；或同時(shí)改變力偶中力和力偶臂的大小，而不改變力偶對去；或同時(shí)改變力偶中力和力偶臂的大小，而不改變力偶對剛體的效應(yīng)。剛體的效應(yīng)。 由此可知，由此可知，力偶矩矢是自由矢量。力偶矩矢是自由矢量。在研究力偶問題時(shí)可以不在研究力偶問題時(shí)可以不考慮

21、力偶的作用位置及力偶中力的大小和力偶臂的長度，而考慮力偶的作用位置及力偶中力的大小和力偶臂的長度，而只需考慮力偶的力偶矩，故常在力偶作用面內(nèi)將力偶用帶箭只需考慮力偶的力偶矩，故常在力偶作用面內(nèi)將力偶用帶箭頭的弧線表示，箭頭表示力偶的轉(zhuǎn)向，旁邊的數(shù)字表示力偶頭的弧線表示，箭頭表示力偶的轉(zhuǎn)向，旁邊的數(shù)字表示力偶矩的大小。矩的大小。 2728約束反力（或約束力、反力）：約束反力（或約束力、反力）：約束給被約束物體的作用力。約束給被約束物體的作用力。 1-5 1-5 約束與約束反力約束與約束反力一、概念一、概念自由體：自由體：在空間的運(yùn)動不受任何限制的物體。在空間的運(yùn)動不受任何限制的物體。非自由體：非

22、自由體：在空間的運(yùn)動受到限制的物體，也稱在空間的運(yùn)動受到限制的物體，也稱被約束體。被約束體。約束：約束：阻礙物體某些方向運(yùn)動的限制條件阻礙物體某些方向運(yùn)動的限制條件 。 （這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）（這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）29大小是未知的。故稱為被動力。大小是未知的。故稱為被動力。方向總是與所限制的物體的位移方向相反；方向總是與所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)。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)：約束反力特點(diǎn)：30由于柔索只能阻礙物體沿柔索伸長的方向運(yùn)動，故柔索的約由于柔索只能阻礙物體沿柔索伸長的方向運(yùn)動，故柔索的約束力通過柔

23、索與物體的連接點(diǎn)，方位沿柔索而指向背離物體。束力通過柔索與物體的連接點(diǎn)，方位沿柔索而指向背離物體。即恒為拉力。即恒為拉力。二、常見約束及約束反力：二、常見約束及約束反力：1.柔索約束（不計(jì)重的繩索、鏈條或皮帶等）柔索約束（不計(jì)重的繩索、鏈條或皮帶等）312.光滑接觸面約束光滑接觸面約束 (光滑指摩擦不計(jì)光滑指摩擦不計(jì))(如支持物體的固定面如支持物體的固定面)約束限制物體沿接觸面法線向約束內(nèi)部的位移，故其約束力約束限制物體沿接觸面法線向約束內(nèi)部的位移，故其約束力沿沿接觸面的接觸面的公法線公法線指向被約束物體，即恒為指向被約束物體，即恒為壓力壓力。BACN公切面公切面公法線公法線假設(shè)條件：假設(shè)條件

24、：不計(jì)摩擦不計(jì)摩擦ANABCBNCN32ANBNP33滑槽與銷釘（雙面約束）滑槽與銷釘（雙面約束）約束力垂直于滑槽約束力垂直于滑槽，指向可假設(shè)，指向可假設(shè)結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖簡化圖簡化圖受受力力圖圖343.光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈光滑圓柱鉸鏈銷銷釘釘A、B互為互為約束與被約束與被約束體約束體A簡化圖簡化圖3536A簡化圖簡化圖受力圖受力圖或約束力在垂直于銷釘軸線的平面約束力在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)并通過銷釘中心，方向待定內(nèi)并通過銷釘中心，方向待定。常用兩個(gè)正交的分力常用兩個(gè)正交的分力 、 表示表示。 XY37固定鉸支座（鉸鏈支座）固定鉸支座（鉸鏈支座） 將光滑圓柱鉸鏈其中一構(gòu)件固定

25、而得將光滑圓柱鉸鏈其中一構(gòu)件固定而得光滑圓柱鉸鏈光滑圓柱鉸鏈固定鉸支座固定鉸支座3839簡化圖簡化圖受力圖（同光滑圓柱鉸鏈）受力圖（同光滑圓柱鉸鏈）工工程程實(shí)實(shí)例例或40 在分析鉸鏈約束力時(shí)，通常將銷釘固連在某個(gè)構(gòu)件上，在分析鉸鏈約束力時(shí)，通常將銷釘固連在某個(gè)構(gòu)件上，簡化成只有兩個(gè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。簡化成只有兩個(gè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。 例如，在圖（例如，在圖（a）所示的三鉸拱結(jié)構(gòu)中，如將鉸鏈）所示的三鉸拱結(jié)構(gòu)中，如將鉸鏈C處的銷釘固連在構(gòu)件處的銷釘固連在構(gòu)件II上，則構(gòu)件上，則構(gòu)件I、II互為約束。鉸鏈互為約束。鉸鏈約束力如圖約束力如圖(b)所示。所示。（a）（b） （如將鉸鏈（如將鉸鏈C處的銷釘固連在構(gòu)件處

26、的銷釘固連在構(gòu)件I上，鉸鏈約束力不變）上，鉸鏈約束力不變）41軸承軸承由軸承和軸頸構(gòu)成的軸承由軸承和軸頸構(gòu)成的軸承約束，其約束力的特征和約束，其約束力的特征和鉸鏈的約束力完全相同。鉸鏈的約束力完全相同。 42結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖4.活動鉸支座（輥軸支座）活動鉸支座（輥軸支座）43簡化圖簡化圖被約束體可以繞銷釘轉(zhuǎn)動，可以沿銷釘軸線移動，也可以被約束體可以繞銷釘轉(zhuǎn)動，可以沿銷釘軸線移動，也可以沿支承面移動，即約束阻礙物體沿與支承面垂直的方向運(yùn)沿支承面移動，即約束阻礙物體沿與支承面垂直的方向運(yùn)動，其動，其約束力通過銷釘中心垂直于支承面，約束力通過銷釘中心垂直于支承面，指向待定指向待定 。445.連桿約束連桿

27、約束兩端是光滑鉸鏈、自重不計(jì)、中間不受力的桿件，稱為連桿兩端是光滑鉸鏈、自重不計(jì)、中間不受力的桿件，稱為連桿。45 連桿只阻礙物體上與連桿連接的那一點(diǎn)沿連桿兩端鉸鏈中連桿只阻礙物體上與連桿連接的那一點(diǎn)沿連桿兩端鉸鏈中心的連線運(yùn)動，故連桿的心的連線運(yùn)動，故連桿的約束力沿連桿兩端鉸鏈中心的連線，約束力沿連桿兩端鉸鏈中心的連線，指向待定指向待定。連桿在結(jié)構(gòu)中用作拉桿或支撐桿。連桿在結(jié)構(gòu)中用作拉桿或支撐桿。CBBCBCCBBCBCBCSSSSSSS連桿連桿46 當(dāng)連桿平衡時(shí)，根據(jù)二力平衡公理，其兩端的兩個(gè)力必等當(dāng)連桿平衡時(shí)，根據(jù)二力平衡公理，其兩端的兩個(gè)力必等值、反向、共線，因此，值、反向、共線，因此

28、，連桿是二力桿連桿是二力桿（只受兩個(gè)力作用而平（只受兩個(gè)力作用而平衡的桿）。衡的桿）。 6.平面固定端平面固定端 平面固定端約束既阻礙被約束物體平面固定端約束既阻礙被約束物體在該平面內(nèi)沿任何方向移動，又阻礙被在該平面內(nèi)沿任何方向移動，又阻礙被約束物體繞固定端在該平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，如約束物體繞固定端在該平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，如圖懸臂梁所示。圖懸臂梁所示。 阻礙被約束物體移動的約束力為兩阻礙被約束物體移動的約束力為兩個(gè)正交的分力，阻礙被約束物體轉(zhuǎn)動的個(gè)正交的分力，阻礙被約束物體轉(zhuǎn)動的為反力偶。為反力偶。 故平面固定端的約束反力為三個(gè)故平面固定端的約束反力為三個(gè) 。47一、受力分析一、受力分析 解決力學(xué)問題時(shí)，首先

29、要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選解決力學(xué)問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和擇研究對象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過程稱為物體的公理分析它的受力情況，這個(gè)過程稱為物體的受力分析受力分析。 作用在物體上的力有：作用在物體上的力有：一類是一類是: :主動力主動力, ,如重力如重力, ,風(fēng)力風(fēng)力, ,氣體氣體 壓力等。壓力等。 二類是：被動力，即約束反力。二類是：被動力，即約束反力。 1-6 1-6 物體的受力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖48 3.3.畫物體受力圖主要步驟為：畫物體受力圖主要步驟

30、為：二、受力圖二、受力圖1.分離體（或脫離體）：分離體（或脫離體）：從周圍物體中單獨(dú)分離出來的研究從周圍物體中單獨(dú)分離出來的研究對象。對象。 2.受力圖受力圖：表示研究對象（既脫離體）所受全部力的圖形。：表示研究對象（既脫離體）所受全部力的圖形。主動力一般是先給定的，約束力則需要根據(jù)約束的性質(zhì)來判主動力一般是先給定的，約束力則需要根據(jù)約束的性質(zhì)來判斷。斷。(1)根據(jù)題意選取研究對象，根據(jù)題意選取研究對象，并用盡可能簡明的輪廓把它并用盡可能簡明的輪廓把它單獨(dú)畫出，即解除約束、取分離體。單獨(dú)畫出，即解除約束、取分離體。(2)在脫離體上畫主動力。在脫離體上畫主動力。要畫上其所受的全部的主動力，不要畫

31、上其所受的全部的主動力，不能漏掉，也不能把不是作用在該分離體上的力畫在該分離體能漏掉，也不能把不是作用在該分離體上的力畫在該分離體上。主動力的作用點(diǎn)（線）和方向不能任意改變。上。主動力的作用點(diǎn)（線）和方向不能任意改變。 49(3)在去掉約束的地方在去掉約束的地方 根據(jù)約束性質(zhì)逐一根據(jù)約束性質(zhì)逐一畫畫出作用在脫離體出作用在脫離體上的上的約束力。約束力。例例1用力用力 拉動壓路的碾子。已知碾子重拉動壓路的碾子。已知碾子重 ，并受到固定，并受到固定石塊石塊A的阻擋，如圖所示。試畫出碾子的受力圖。的阻擋，如圖所示。試畫出碾子的受力圖。 PFFPANBN50 例例22曲柄連桿機(jī)構(gòu)，自重不計(jì)，所有接觸處都

32、光滑，機(jī)構(gòu)在曲柄連桿機(jī)構(gòu)，自重不計(jì)，所有接觸處都光滑，機(jī)構(gòu)在M、 作用下平衡，畫整體及各部件受力圖。作用下平衡，畫整體及各部件受力圖。P0X0YBNBN0X0YASA SBSB SPM51三、畫受力圖應(yīng)注意的問題三、畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對象（受才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。它是哪一個(gè)施力體施加的。1、不要漏畫力、不要漏畫力52 即受力圖一定要畫在脫離體上。即受力圖一定要畫在脫離體上