第1章 靜力學(xué)基礎(chǔ)

1、材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案1第第1 1章靜力學(xué)基礎(chǔ)章靜力學(xué)基礎(chǔ) 1、力和力矩力和力矩2 2、力偶及其性質(zhì)、力偶及其性質(zhì)3 3、約束與約束力、約束與約束力4 4、平衡的概念、平衡的概念5 5、受力分析方法與過程、受力分析方法與過程材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案21.1.1 力的概念力的概念 1. 力力:是指物體間相互的機械作用是指物體間相互的機械作用(是物體機械運動是物體機械運動 發(fā)生改變的原因發(fā)生改變的原因)。2. 力對物體的作用效應(yīng)力對物體的作用效應(yīng)外效應(yīng)外效應(yīng):運動和平衡運動和平衡內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng):變形變形力的三要素力的三要素:大小、方向、作用點（線）大小、

2、方向、作用點（線）力的單位：力的單位：N、kN。力的分類：力的分類：集中力集中力P 分布力分布力q 集中力偶集中力偶m 1 1、力和力矩、力和力矩材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案31.1.2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理 1.1.公理一公理一（二力平衡公理）（二力平衡公理） 作用在同一物體上的兩個力成平衡的必要與充分條件是：作用在同一物體上的兩個力成平衡的必要與充分條件是：這這兩個力的大小相等、方向相反、作用在一條直線上兩個力的大小相等、方向相反、作用在一條直線上。見圖見圖(a)(b) 2.2.公理二公理二（加減平衡公理）（加減平衡公理） 在作用于剛體上的任一力系中，在作用于剛體上的任一

3、力系中，加上或減去任意一個平衡力加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的效應(yīng)系，并不改變原力系對剛體的效應(yīng)。 注：二力平衡公理只適用于單一剛體，而不適用于變形體、剛體系。注：二力平衡公理只適用于單一剛體，而不適用于變形體、剛體系。 二力桿（二力構(gòu)件）：僅受二力作用而處于平衡的桿件或構(gòu)件。二力桿（二力構(gòu)件）：僅受二力作用而處于平衡的桿件或構(gòu)件。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案4 3 .3 .推論推論1 1（力的可傳性原理）（力的可傳性原理） 作用在剛體上的力，可以沿其作用線移至剛體內(nèi)任意一個點，作用在剛體上的力，可以沿其作用線移至剛體內(nèi)任意一個點，并不改變原力系對剛體的

4、效應(yīng)。并不改變原力系對剛體的效應(yīng)。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案5 4.4.公理三公理三（力的平行四邊形法則）（力的平行四邊形法則） 作用在物體上同一點的兩個力可以合成為該點的一個合力，它作用在物體上同一點的兩個力可以合成為該點的一個合力，它的大小和方向由以這兩個力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的的大小和方向由以這兩個力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示對角線來表示 。如圖（如圖（a)所示所示 另外還可以利用力的三角形法則來表示如圖另外還可以利用力的三角形法則來表示如圖(b)(c)所示所示材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案6 5.5.推論推論2 2（三力

5、平衡匯交定理）（三力平衡匯交定理） 剛體受同平面內(nèi)互不平行的三個力作用而處于平衡時，則此剛體受同平面內(nèi)互不平行的三個力作用而處于平衡時，則此三力的作用線必匯交于一點。三力的作用線必匯交于一點。 注：該定理所講的只是共面不平行的三個力平衡的必要條件，而不是充分條注：該定理所講的只是共面不平行的三個力平衡的必要條件，而不是充分條件，即若共面的不平行的三個力的作用線匯交于一點，它們不一定組成平衡件，即若共面的不平行的三個力的作用線匯交于一點，它們不一定組成平衡力系。力系。材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案71.1.2 1.1.2 力矩力矩力對點之矩力對點之矩:是指力使物體繞點轉(zhuǎn)動效應(yīng)的量

6、度是指力使物體繞點轉(zhuǎn)動效應(yīng)的量度1. 表示方法表示方法:平面內(nèi)平面內(nèi):力對點之矩為標(biāo)量力對點之矩為標(biāo)量空間內(nèi)空間內(nèi):力對點之矩為矢量力對點之矩為矢量 dFFmo - rFFmo3.合力矩定理合力矩定理: 合力對某一點之矩等于其分力對同合力對某一點之矩等于其分力對同 一點之矩的代數(shù)和。一點之矩的代數(shù)和。 iooFmRm -材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案81.2 1.2 力偶力偶 1.力偶力偶: 是指兩個等值、反向、平行的力所組成的力；是指兩個等值、反向、平行的力所組成的力； 是表示物體轉(zhuǎn)動效應(yīng)的量度。是表示物體轉(zhuǎn)動效應(yīng)的量度。2.表示方法：表示方法：FdFFm規(guī)定：規(guī)定：逆時針轉(zhuǎn)

7、動為正逆時針轉(zhuǎn)動為正FFdFFm材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案93.力偶的基本性質(zhì)力偶的基本性質(zhì)（1）組成力偶的兩個力沒有合力，力偶不能與一個力等效，）組成力偶的兩個力沒有合力，力偶不能與一個力等效，力偶只能與力偶等效。力偶只能與力偶等效。（2）不改變力偶的力偶矩，力偶在同一剛體上任意轉(zhuǎn)動和）不改變力偶的力偶矩，力偶在同一剛體上任意轉(zhuǎn)動和移動，不改變對剛體的轉(zhuǎn)動效果。移動，不改變對剛體的轉(zhuǎn)動效果。（3）組成力偶的兩個力在任一軸上投影的代數(shù)和等于零。）組成力偶的兩個力在任一軸上投影的代數(shù)和等于零。4.力偶的等效：力偶的等效：在同一平面內(nèi)的兩個力偶，如果它們的力偶在同一平面內(nèi)的兩個

8、力偶，如果它們的力偶矩矩 大小相等，力偶的轉(zhuǎn)向相同，則這兩個力偶等效。大小相等，力偶的轉(zhuǎn)向相同，則這兩個力偶等效。5.力偶三力偶三 要素：要素：力偶矩力偶矩 的大??；力偶的轉(zhuǎn)向；力偶的作用的大??；力偶的轉(zhuǎn)向；力偶的作用面。面。6.力偶表示方法力偶表示方法：（：（1）在作用面內(nèi)兩個力表示；）在作用面內(nèi)兩個力表示； （2）用一帶箭頭的弧線表示。箭頭表示力偶）用一帶箭頭的弧線表示。箭頭表示力偶 的轉(zhuǎn)向，的轉(zhuǎn)向，M表示力偶矩的大小。表示力偶矩的大小。材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案101.3 1.3 約束與約束反力約束與約束反力1.約束：約束：限制非自由體某些方向上發(fā)生位移的其他物限制非

9、自由體某些方向上發(fā)生位移的其他物 體稱為非自由體的約束。體稱為非自由體的約束。2.工程中幾種常見的約束及其約束反力工程中幾種常見的約束及其約束反力平面約束平面約束：（：（1）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等） （2）光滑接觸）光滑接觸 面（線、點）約束面（線、點）約束 （3）光滑圓柱鉸鏈約束和固定鉸支座約束）光滑圓柱鉸鏈約束和固定鉸支座約束 （4）滾動鉸支座約束）滾動鉸支座約束 （5）鏈桿約束和鏈桿約束）鏈桿約束和鏈桿約束 （6）固定（嵌入）端約束）固定（嵌入）端約束 （7）定向約束（雙鏈桿約束）定向約束（雙鏈桿約束）空間約束空間約束： （1）空間球鉸約束）空間球

10、鉸約束 （2）空間柱狀鉸約束和蝶狀鉸約束）空間柱狀鉸約束和蝶狀鉸約束 （3）空間固定端約束）空間固定端約束 （4）滑動軸承約束和止推軸承）滑動軸承約束和止推軸承 (5) 彈性約束彈性約束材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案11柔柔 性性 約約 束束材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案12材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案13材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案14材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案15鉸鉸材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案16材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案17材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教

11、教 案案18材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案19材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案20材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案21材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案22材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案23材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案24材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案251.4平衡的概念1.4.11.4.1二力平衡與二力構(gòu)件二力平衡與二力構(gòu)件 公理一公理一（二力平衡公理）（二力平衡公理） 作用在同一物體上的兩個力成平衡的必要與充分條件是：作用在同一物體上的兩個力成平衡的必要與充分條件是：這兩個力的大小相等

12、、方向相反、作用在一條直線上這兩個力的大小相等、方向相反、作用在一條直線上。1.4.21.4.2不平行的三力平衡條件不平行的三力平衡條件推論推論2 2（三力平衡匯交定理）（三力平衡匯交定理） 剛體受同平面內(nèi)互不平行的三個力作用而處于平衡時，剛體受同平面內(nèi)互不平行的三個力作用而處于平衡時，則此三力的作用線必匯交于一點。則此三力的作用線必匯交于一點。1.4.31.4.3加減平衡力系原理加減平衡力系原理公理二公理二（加減平衡公理）（加減平衡公理） 在作用于剛體上的任一力系中，在作用于剛體上的任一力系中，加上或減去任意一個平加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的效應(yīng)衡力系，并不改變原力系對

13、剛體的效應(yīng)。 材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案261.5 1.5 物體的受力分析、受力圖物體的受力分析、受力圖1.受力分析：受力分析：就是定性分析研究對象可能受到的全就是定性分析研究對象可能受到的全部主動力和約束反力。部主動力和約束反力。2.受力分析的方法：受力分析的方法：是解除研究對象的約束，畫出是解除研究對象的約束，畫出研究對象的受力圖。研究對象的受力圖。3.受力圖：受力圖：在研究對象（分離體）上畫出其所受的在研究對象（分離體）上畫出其所受的全部主動力和約束反力。全部主動力和約束反力。4.畫約束反力的有關(guān)注意事項：畫約束反力的有關(guān)注意事項：（1）根據(jù)約束的性質(zhì)來畫；）根據(jù)約束的性質(zhì)來畫；（2）根據(jù)力的有關(guān)性質(zhì)來畫）根據(jù)力的有關(guān)性質(zhì)來畫 作用力與反作用力作用力與反作用力力偶的性質(zhì)力偶的性質(zhì)三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案27材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案28材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案29材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案30材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案31確定確定A、B二處的約束力二處的約束力材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案32材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子子 教教 案案33材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 電電 子