靜力學(xué)基本概念與物體的受力分析

1、第一章 For personal use only in study and research; not for commercial use第二章第三章第四章 罿靜力學(xué)基本概念與物體的受力分析第1節(jié)第 2節(jié) 葿靜力學(xué)基本概念蒄一、力的概念肅力是物體間相互的機(jī)械作用。這種作用使物體的形狀（內(nèi)效應(yīng)或變形效應(yīng)）和運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)（外效應(yīng)或運(yùn)動(dòng)效應(yīng)）發(fā)生改變。莁力的三要素 ：大小、方向、作用點(diǎn)。力的單位：N 或 kN 。袈二、力系與等效力系芅作用在物體上的若干個(gè)力總稱為 力系 。肄作用于物體上的一個(gè)力系可用另一個(gè)力系代替，而不改變?cè)ο祵?duì)物體作用的外效 應(yīng)，則稱這 兩個(gè)力系等效 。蒀三、平衡與平衡條件莇物

2、體平衡 是指物體相對(duì)于地面保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。羅要使物體處于平衡狀態(tài)，作用于物體上的力系必須滿足一定的條件，這些條件稱為力 系的 平衡條件袁作用于物體上正好使之保持平衡的力系則稱為平衡力系 。袂四、集中載荷和分布載荷螇集中載荷 如圖 1-1-1-1 所示， 分布載荷 如圖 1-1-1-2 所示。圖 1-1-1-2螆圖 1-1-1-1羃五、質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)系羀質(zhì)點(diǎn) ：只有質(zhì)量沒(méi)有體積的幾何點(diǎn)。膆質(zhì)點(diǎn)系 ：有許多質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)。不變形的質(zhì)點(diǎn)系稱為剛體 。由許多剛體組成的系統(tǒng)稱為 剛體系 。蒆靜力學(xué)中研究的對(duì)象主要是剛體。第3節(jié)第 4節(jié) 羄靜力學(xué)的公理體系聿一、靜力學(xué)公理衿 1. 二力平衡公理

3、芆作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體處于平衡狀態(tài)的充分與必要條件是：這兩個(gè)力大小相 等，方向相反，且作用在同一直線上。螂二力體：只有兩個(gè)力作用而處于平衡的物體。如圖1-2-1-1 所示。蒁圖 1-2-1-1艿 2. 加減平衡力系公理羇在作用于剛體上的已知力系中，加上或減去任一平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的 作用效應(yīng)?？捎脠D 1-2-1-2 來(lái)表示。袃圖 1-2-1-2蕿 3. 力的平行四邊形法則螈作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，其合力也作用在該點(diǎn)上，至于合力的大小和方向則由 以這兩個(gè)力為邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示， 而該兩個(gè)力稱為合力的分力。 可用圖 1-2-1-3 來(lái)表示。蒃圖 1-2-1-

4、3襖 4. 作用與反作用定律羂兩物體間相互作用的力總是等值、反向、共線且分別作用在這兩個(gè)物體上。可用圖 1-2-1-4 來(lái)表示。膈 圖 1-2-1-4膃 5. 剛化公理螞變形體在某一力系作用下處于平衡， 如將此變形體置換為剛體， 則平衡狀態(tài)保持不變。 可用圖 1-2-1-5 來(lái)表示。肀圖 1-2-1-5薇二、推理羄 1. 力的可傳性原理螃作用于剛體上的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線移動(dòng)而不改變它對(duì)該剛體的作用效果 ?？捎脠D 1-2-1-6 來(lái)表示。腿圖 1-2-1-6羆 2. 三力平衡匯交定理蚄若剛體受三個(gè)力作用而處于平衡，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則第三個(gè)力的 作用線也必定匯交于同一點(diǎn)，而且

5、 三個(gè)共面 ?？捎脠D 1-2-1-7 來(lái)表示并證明。 第5節(jié)第 6節(jié) 裊約束和約束反力薁一、幾個(gè)概念蒆 1. 自由體蒅可以在空間任意運(yùn)動(dòng)的物體稱為 自由體 。螞 2. 非自由體蠆當(dāng)物體受到了其他物體的限制，而不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物體稱為非自由體 。如軌道上的火車、管壁中的氣球等。腿 3. 約束膅限制物體運(yùn)動(dòng)的條件稱為 約束 。蚃 4. 約束反力肂被約束物體的作用力稱為 約束反力 。薈二、工程中常見的幾種約束羅常見的約束類型主要有：柔體約束；光滑面約束；光滑的圓柱形鉸鏈；光滑的球形鉸 鏈；軸承約束；固定端約束。蒁 1. 柔體約束膀約束力特點(diǎn)：力沿柔索方向，受拉。如圖1-3-1-1 所示。羈

6、圖 1-3-1-1蚆 2. 光滑面約束薂約束力沿公法線方向指向被約束的物體。如圖1-3-1-2 所示。羋圖 1-3-1-2莇 3. 光滑的圓柱形鉸鏈莆(1) 連接鉸鏈。如圖 1-3-1-3 所示。薃圖 1-3-1-3 蟻(2) 固定鉸鏈支座。如圖 1-3-1-4 所示。袇圖 1-3-1-4 膇(3) 活動(dòng)鉸鏈支座。如圖 1-3-1-5 所示。莁圖 1-3-1-5 蝿 4. 光滑的球形鉸鏈 芆如圖 1-3-1-6 所示。袇圖 1-3-1-6 蒂 5. 軸承約束肂(1) 滑動(dòng)軸承。如圖 1-3-1-7 所示。罿圖 1-3-1-7 莃(2) 滾動(dòng)軸承。如圖 1-3-1-8 所示。蒃圖 1-3-1-8

7、 膀 6. 固定端約束 荿如圖 1-3-1-9 所示。肄第 4 節(jié) 物體的受力分析和受力圖芁一、物體的受力圖莈受力圖 是表示物體所受全部外力（包括主動(dòng)力和約束力）的簡(jiǎn)圖。受力圖是求解靜力 學(xué)問(wèn)題的依據(jù)。螈二、受力分析的步驟和注意事項(xiàng)襖 1. 明確研究對(duì)象，將研究對(duì)象從它周圍物體的約束中分離出來(lái)，單獨(dú)畫出其簡(jiǎn)圖；莂 2. 畫出研究對(duì)象所受的一切主動(dòng)力和約束反力；蟻 3. 約束力要符合約束的類型及其性質(zhì)；芇 4. 當(dāng)分別畫兩個(gè)相互作用物體的受力圖時(shí)，要注意作用力和反作用力的關(guān)系；薄 5. 通常應(yīng)先找出二力構(gòu)件，畫出它的受力圖，然后再畫其它物體的受力圖。蒄三、物體的受力分析蝿例 1蚇對(duì)圖 1-4-1

8、-1 所示圓柱體進(jìn)行受力分析。蒞圖 1-4-1-1芁解：膁圓柱體的受力圖如圖 1-4-1-2 所示。其中涉及的約束主要有：光滑面約束、柔體約束， 主動(dòng)力為重力。肆圖 1-4-1-2肅例 2節(jié)圖 1-4-1-3 所示系統(tǒng)，分析折桿 ABC 和圓柱體 O 的受力情況。芀圖 1-4-1-3螀解：袆?wù)蹢U ABC 和圓柱體 O 的受力圖如圖 1-4-1-4 所示。 其中涉及的約束主要有： 光滑面約 束、鉸鏈約束，主動(dòng)力為重力 P 和外力 F。莄 圖 1-4-1-4莈例 3腿圖1-4-1-5所示，AB在梁上作用一分布力 q （單位：kN/m ）。CD梁上作用一集中力 F， A 端為固定端，自重不計(jì)。試作出AB 、CD 的受力圖。薆圖 1-4-1-5膁解：螁系統(tǒng)中桿BC為二力桿，A端為固定端約束。注意物體與物體之間的作用力與反作用力之間的關(guān)系。 AB、CD 的受力圖如圖 1-4-1-6 所示。圖 1-4-1-6以下無(wú)正文僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途to員bkogA.nrogeHKO TOpMenob3ygoiflCH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMucno 員 B3OBaTbCEb KOMMepqeckuxqe 員 ex.For personal use only in