靜力學(xué)基本概念及受力分析

1、Welcome to visit http:/第一章第一章 靜力學(xué)基本概念及受力分析靜力學(xué)基本概念及受力分析第一章第一章 靜力學(xué)基本概念及受力分析靜力學(xué)基本概念及受力分析第一章第一章 靜力學(xué)基本概念及受力分析靜力學(xué)基本概念及受力分析Part A Part A Part A 若所有力的作用線交于一點(diǎn)，則該力系稱(chēng)為匯交力系若所有力的作用線交于一點(diǎn)，則該力系稱(chēng)為匯交力系Part A 作用在物體上的所有力的作用線均相互平行，該力系稱(chēng)為作用在物體上的所有力的作用線均相互平行，該力系稱(chēng)為平行力系。平行力系。Part A Part A Part A Part A Part A 靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)基本概念

2、定義定義若兩力系分別作用于同一物體而效應(yīng)相同時(shí)，則這兩若兩力系分別作用于同一物體而效應(yīng)相同時(shí)，則這兩力系稱(chēng)為等效力系力系稱(chēng)為等效力系. . 合力合力若力系與一力等效，則此力就稱(chēng)為該力系的合力若力系與一力等效，則此力就稱(chēng)為該力系的合力 分力分力而力系中的各力，則稱(chēng)為此合力的分力而力系中的各力，則稱(chēng)為此合力的分力Part A 為了便于尋求各種力系對(duì)于物體作用的總效應(yīng)和為了便于尋求各種力系對(duì)于物體作用的總效應(yīng)和力系的平衡條件，需要將力系進(jìn)行簡(jiǎn)化，使其變換為力系的平衡條件，需要將力系進(jìn)行簡(jiǎn)化，使其變換為另一個(gè)與其作用效應(yīng)相同的簡(jiǎn)單力系。這種等效簡(jiǎn)化另一個(gè)與其作用效應(yīng)相同的簡(jiǎn)單力系。這種等效簡(jiǎn)化力系的方

3、法稱(chēng)為力系的簡(jiǎn)化。力系的方法稱(chēng)為力系的簡(jiǎn)化。Part A Part A 1) 物體的受力分析物體的受力分析2) 力系的簡(jiǎn)化力系的簡(jiǎn)化3) 建立各種力系的平衡條件建立各種力系的平衡條件第一章第一章 Part B 若兩個(gè)力分別用矢量 F1 和F2 表示,這兩個(gè)力作用在剛體的A點(diǎn),這兩個(gè)力對(duì)剛體的作用等于它們的合力 FR的作用 ，合力矢量FR的大小及方向可由這兩個(gè)力所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。Part B 力 FR 稱(chēng)為力F1 和 F2 的合力 力 F1 和力 F2 稱(chēng)為FR的分力21RFFFPart B 作用于剛體上的兩力，使剛體保持平衡的充要條件是：該該兩力的大小相等、方向相反且作用于同一

4、直線上。兩力的大小相等、方向相反且作用于同一直線上。Part B 二力構(gòu)件二力構(gòu)件只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，稱(chēng)為只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，稱(chēng)為二力構(gòu)件二力構(gòu)件或或二力桿二力桿 這兩個(gè)圖中，那個(gè)桿（構(gòu)件）是二力構(gòu)件？Part B 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理 若按如圖所示的受力情若按如圖所示的受力情況，桿況，桿 CB 能不能保持能不能保持平衡？平衡？桿桿 AB 情況如何？是不是二力構(gòu)件？情況如何？是不是二力構(gòu)件？Part B Part B 在作用于剛體的力系上加上或減去任意的平衡力在作用于剛體的力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。 作用

5、于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。Part B 21FFFPart B 推論推論: 三力匯交平衡三力匯交平衡 作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)。Part B 兩物體間相互作用的力總是同時(shí)存在，且大小相等、方向兩物體間相互作用的力總是同時(shí)存在，且大小相等、方向相反、沿同一直線，分別作用在兩個(gè)物體上。相反、沿同一直線，分別作用在兩個(gè)物體上。Part B 作用力與反作用力作用力與反作用力 作用力和反作用力作用于作用力和反作用力作用于不同的物體不同的物體 二力平衡情況下，兩

6、個(gè)力二力平衡情況下，兩個(gè)力作用的對(duì)象是同一個(gè)物體作用的對(duì)象是同一個(gè)物體Part B 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。第一章第一章 Part C 自由體自由體: :可以在空間自由運(yùn)動(dòng)的物體可以在空間自由運(yùn)動(dòng)的物體 非自由體非自由體: :一個(gè)物體受到一定的限制，使其在空間沿某些方一個(gè)物體受到一定的限制，使其在空間沿某些方向的運(yùn)動(dòng)成為不可能向的運(yùn)動(dòng)成為不可能Part C Part C 約束約束 在力學(xué)中，把這種事先對(duì)于物體的運(yùn)動(dòng)（位置和速度）所施加的限制條件稱(chēng)為約束 約束是以物體相

7、互接觸的方式構(gòu)成的，構(gòu)成約束的周?chē)矬w稱(chēng)為約束體，有時(shí)也稱(chēng)為約束約束反力約束反力: : 約束體阻礙、限制物體的自由運(yùn)動(dòng)，改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此約束體必須承受物體的作用力，同時(shí)給予物體以等值、反向的反作用力，這種力稱(chēng)為約束反力或約束力，簡(jiǎn)稱(chēng)為反力Part C 主動(dòng)力主動(dòng)力 載荷，重力，風(fēng)力，壓力，驅(qū)動(dòng)力等載荷，重力，風(fēng)力，壓力，驅(qū)動(dòng)力等 被動(dòng)力被動(dòng)力 約束反力約束反力 沒(méi)有主動(dòng)力作用，也就不會(huì)有被動(dòng)力的存在，沒(méi)沒(méi)有主動(dòng)力作用，也就不會(huì)有被動(dòng)力的存在，沒(méi)有主動(dòng)力，也就不會(huì)有約束反力的存在。有主動(dòng)力，也就不會(huì)有約束反力的存在。Part C 約束反力的大小通常是未知的約束反力的大小通常是未知的;

8、; 約束反力的方向總是和約束體所能阻止的運(yùn)動(dòng)方向約束反力的方向總是和約束體所能阻止的運(yùn)動(dòng)方向相反。相反。 力的作用點(diǎn)是剛體和約束相接觸的點(diǎn)。力的作用點(diǎn)是剛體和約束相接觸的點(diǎn)。Part C 光滑接觸面約束光滑接觸面約束 柔索約束柔索約束 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束 固定鉸支座固定鉸支座 滾動(dòng)鉸支座滾動(dòng)鉸支座 鏈桿約束鏈桿約束Part C Part C 主動(dòng)力主動(dòng)力約束反力的方向約束反力的方向: : 沿剛體和約束接觸面的沿剛體和約束接觸面的公法線公法線方向方向注意注意: :光滑接觸面約束不光滑接觸面約束不考慮摩擦的作用考慮摩擦的作用. .約束反力約束反力我們用我們用 來(lái)表示光滑接觸面上的約束反力來(lái)表

9、示光滑接觸面上的約束反力FPart C Tangent (切線切線) common normal(公法線公法線) Part C Part C 這個(gè)問(wèn)題中是不是光滑接觸面約束？這個(gè)問(wèn)題中是不是光滑接觸面約束？Part C Part C 柔索約束限制了物體柔索約束限制了物體沿柔索拉伸方向的運(yùn)動(dòng)。沿柔索拉伸方向的運(yùn)動(dòng)。通常我們使用通常我們使用 表示柔表示柔索的約束反力。索的約束反力。 TFPart C Part C Part C 鉸鏈的約束反力的方向不能馬上確定，可以使用兩鉸鏈的約束反力的方向不能馬上確定，可以使用兩個(gè)互相垂直的分量來(lái)表示鉸鏈處的約束反力。個(gè)互相垂直的分量來(lái)表示鉸鏈處的約束反力。Pa

10、rt C Part C Part C 示意圖示意圖xFyF 用兩個(gè)相互垂直的力表示用兩個(gè)相互垂直的力表示鉸支座的約束反力鉸支座的約束反力Part C Part C Part C 示意圖示意圖 這類(lèi)支座只能限制物體垂這類(lèi)支座只能限制物體垂直于物體和約束接觸面的方向直于物體和約束接觸面的方向的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) Part C Part C 約束與約束反力約束與約束反力 兩端用光滑鉸鏈與其他構(gòu)件聯(lián)兩端用光滑鉸鏈與其他構(gòu)件聯(lián)接且不考慮自重的剛桿稱(chēng)為鏈桿，接且不考慮自重的剛桿稱(chēng)為鏈桿，常被用來(lái)作為拉桿或撐桿而形成鏈常被用來(lái)作為拉桿或撐桿而形成鏈桿約束。桿約束。 鏈桿為二力桿，鏈桿約束的反鏈桿為二力桿，鏈桿約束的

11、反力沿鏈桿兩端鉸鏈的連線，指向不力沿鏈桿兩端鉸鏈的連線，指向不能預(yù)先確定能預(yù)先確定Part C 第一章第一章 Part D 當(dāng)受約束的物體在某些主動(dòng)力作用下處于平衡，若將其當(dāng)受約束的物體在某些主動(dòng)力作用下處于平衡，若將其部分或全部的約束除去，代之以相應(yīng)的約束反力，則物體的部分或全部的約束除去，代之以相應(yīng)的約束反力，則物體的平衡不受影響。這一原理稱(chēng)為平衡不受影響。這一原理稱(chēng)為解除約束原理解除約束原理。Part D 1.1. 選擇研究對(duì)象（整體或部分）選擇研究對(duì)象（整體或部分）3.3. 畫(huà)上主動(dòng)力畫(huà)上主動(dòng)力4.4. 根據(jù)約束的性質(zhì)畫(huà)上相應(yīng)的約束反力。根據(jù)約束的性質(zhì)畫(huà)上相應(yīng)的約束反力。Part D

12、畫(huà)出梁畫(huà)出梁AB的受力圖的受力圖Part D 解解 Step 1 選擇選擇 AB 作為研究對(duì)象作為研究對(duì)象Step 2 將將 AB 從系統(tǒng)中脫離出來(lái)從系統(tǒng)中脫離出來(lái)Step 3 畫(huà)主動(dòng)力畫(huà)主動(dòng)力Step 4 畫(huà)約束反力畫(huà)約束反力Part D 畫(huà)出梁畫(huà)出梁 AB 的受力圖的受力圖 實(shí)際上固定鉸實(shí)際上固定鉸 A 處的反力方向是可以確定的處的反力方向是可以確定的Part D Part D 畫(huà)出圖示結(jié)構(gòu)整體和各個(gè)部件的受力分析圖畫(huà)出圖示結(jié)構(gòu)整體和各個(gè)部件的受力分析圖Part D 畫(huà)出整體結(jié)構(gòu)的受力分析圖畫(huà)出整體結(jié)構(gòu)的受力分析圖 可能實(shí)際的約束反可能實(shí)際的約束反力方向和畫(huà)出來(lái)的力方向和畫(huà)出來(lái)的相反。在定

13、量計(jì)算相反。在定量計(jì)算中，若算出的反力中，若算出的反力值為負(fù)值，則實(shí)際值為負(fù)值，則實(shí)際的約束反力和預(yù)先的約束反力和預(yù)先畫(huà)出的反力方向相畫(huà)出的反力方向相反。反。Part D 畫(huà)出部件畫(huà)出部件 AC 和和 CB 的受力分析圖的受力分析圖 注意注意: 部件受力圖上的反力方向應(yīng)和整體受力部件受力圖上的反力方向應(yīng)和整體受力圖上同一位置的反力方向一致。圖上同一位置的反力方向一致。作用力和反作用力作用力和反作用力Part D 仔細(xì)研究部件仔細(xì)研究部件CB桿桿CB是是 二力構(gòu)件二力構(gòu)件 我們可以通過(guò)二力構(gòu)件的特點(diǎn)來(lái)判斷構(gòu)件是否為二力構(gòu)件我們可以通過(guò)二力構(gòu)件的特點(diǎn)來(lái)判斷構(gòu)件是否為二力構(gòu)件1 1 構(gòu)件的兩端一般為

14、鉸支構(gòu)件的兩端一般為鉸支. .2 2 在構(gòu)件上除了兩端鉸支以外，中間部分不受主動(dòng)力的作在構(gòu)件上除了兩端鉸支以外，中間部分不受主動(dòng)力的作用。用。Part D Part D 畫(huà)出圖示結(jié)構(gòu)的整體畫(huà)出圖示結(jié)構(gòu)的整體和各個(gè)部分的受力分和各個(gè)部分的受力分析圖析圖. .Part D 畫(huà)出整體的受力分析圖畫(huà)出整體的受力分析圖Part D 畫(huà)出畫(huà)出 AB 和和 BC 部分的受力分析圖部分的受力分析圖Part D 如圖所示，畫(huà)出整體結(jié)構(gòu)如圖所示，畫(huà)出整體結(jié)構(gòu)及各個(gè)部分的受力分析圖，及各個(gè)部分的受力分析圖，假設(shè)各桿的重力不計(jì)，并假設(shè)各桿的重力不計(jì)，并沒(méi)有摩擦。沒(méi)有摩擦。q 為均布載荷為均布載荷 ,單位單位 N/m.Part D 畫(huà)出整體受力分析圖畫(huà)出整體受力分析圖Part D 畫(huà)出畫(huà)出 ADH的受力分析圖的受力分析圖 Part D 畫(huà)出畫(huà)出 CDE的受力分析圖的受力分析圖 畫(huà)出畫(huà)出HEB的受的受力分析圖力分析圖Part D 不要少畫(huà)力，主動(dòng)力和約束力都要畫(huà)上不要少畫(huà)力，主動(dòng)力和約束力都要畫(huà)上 . 不要多畫(huà)力不要多畫(huà)力. 受力圖上不應(yīng)存在約束受力