靜力學(xué)公理和物體的受力分析課件

1、 剛體和力的概念 靜力學(xué)公理 約束和約束反力 物體的受力分析和受力圖第1章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析1-1 剛體和力的概念 1. 剛體的概念剛體是抽象化的力學(xué)模型理論力學(xué)研究的物體都是剛體剛體力學(xué)靜力學(xué)剛體靜力學(xué) 在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變。 2. 力的概念 力是物體間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化。作用效應(yīng)（1）外效應(yīng)：使物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變。（2）內(nèi)效應(yīng)：使物體發(fā)生變形。力的三要素及其表示：力的作用線AF（1）力的大小，（2）力的方向，（3）力的作用點(diǎn)。力的三要素：（定位矢量或固定矢量）FF0可用一矢量表示FF = F F0力的單位N（牛頓

2、）、kN（千牛） 公理1 力的平行四邊形規(guī)則 F1F2FRFROF1F2FR=F1+ F2 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個力，可以合成為一個合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。1-2 靜力學(xué)公理A 作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的充要條件是： 這兩個力的大小相等，方向相反，且在同一直線上。F1F2 公理2 二力平衡條件 ABF1= F2 公理3 加減平衡力系原理 在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用 。 推理1 力的可傳性 作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變該力對剛體的作用。AF

3、ABFF1 F2BAF2 作用于剛體上的力 滑動矢量 推理2 三力平衡匯交定理 作用于剛體上三個相互平衡的力，若其中兩個力的作用線匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且 第三個力的作用線通過匯交點(diǎn)。CBOAF3F1F2F1F2F12公理4 作用與反作用定律 作用力和反作用力總是同時存在，兩力的小相等、方向相反，沿著同一直線，分別作用在兩個相互作用的物體上。公理5 剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。1-3 約束和約束反力自 由 體 位移不受限制的物體。非自由體 位移受到限制的物體。 約束：對非自由體的某些位移起限制作用的周 圍物體稱為約束。 約

4、束反力約束對非自由體施加的反作用力約束反力1-3 約束和約束反力1.大?。何粗?.方向：與該約束所能阻礙的被約束體的自由運(yùn)動 方向相反。3.作用點(diǎn)：在接觸處。 約束反力約束對非自由體施加的反作用力約束反力 約束反力的三要素工程中常見的幾類 約束1. 具有光滑接觸表面的約束齒輪傳動凸輪傳動 約束特征： 只限制物體沿公法線趨向于支承面方向的運(yùn)動 反力特征：方位：沿接觸處的公法線指向：指向物體（物體受壓）ABCFNAFNBFNCFRFR繩索皮帶鏈條2.柔性體約束AAFA反力特征:方位：沿柔性體軸線指向：背離物體（受拉）只限制物體沿柔性體伸長方向的運(yùn)動約束特征：固定鉸鏈或鉸支座3. 光滑圓柱形鉸鏈約

5、束 約束特征：只限制物體沿圓柱形徑向的運(yùn)動。不限制其軸向和繞軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。屬光滑面約束FR 約束反力特征：方位沿銷釘?shù)膹较蛑赶蛑赶虿欢ǎ俣▋苫ハ啻怪狈至浚〧RFxFy鉸活支鉸鏈或中間鉸銷 釘ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB圓柱形鉸鏈約束符號及反力表示（2）中間鉸鏈簡圖：中間鉸鏈反力：向心軸承約束反力被約束體約束體（1）固定鉸鏈簡圖（鉸鏈支座）：固定鉸鏈反力：4. 輥軸鉸鏈支座（可動鉸鏈支座） 約束特征： 只限制垂直于支承面方向的運(yùn)動。 約束反力特征：方位：指向：通過銷釘中心，垂直于支承面指向待定（常假定） 輥軸鉸鏈支座約束符號及反力表示輥軸約束簡化符號輥軸約束反力表示5. 雙鉸

6、鏈剛桿連桿（鏈桿約束）鏈桿： 兩端用光滑鉸鏈與其它物體連接的剛桿； 不計(jì)自重； 桿上無其它主動力作用。鏈桿 約束的特點(diǎn)：只限制物體沿桿軸線方向的運(yùn)動。 約束反力的特點(diǎn)：方位：指向：沿鏈桿的軸線方向（或兩鉸鏈的連線方向）；指向不定（通常假定）。鏈桿約束簡圖鏈桿約束反力鏈桿 二力桿DCDCBAFCFDFCFDABCP？請問AC、BC桿是否為二力桿1-4 物體的受力分析和受力圖 物體的受力分析確定物體受了幾個力，每個力的作用位置和力的作用方向。 主動力與被動力主動力：促使物體運(yùn)動或有運(yùn)動趨勢的力，其大小和方向都已知。如重力、水壓力等。被動力：由主動力引起并隨其變化的力，其大小和方向都未知。如約束反力

7、。受力圖施力物體對研究對象的所有作用力的簡圖。ABCPACBFAFNBFBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAyP例 題 1例 題 2BAPCCBACPFCFBFAFCFBFAxFAy 圖示三角拱橋，由左、右兩拱鉸接而成。設(shè)各拱自重不計(jì)，在左拱上作用有載荷P。試分別畫出左、右拱及整體的受力圖。例 題 3FAxFAyPACFCFAxFAyTEFBTDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例 題 4試分別畫出每個物體及整體的受力圖。CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFA例 題 5 圖示機(jī)構(gòu)中，當(dāng)銷釘C附于BC桿時，試分別畫出各桿及整體的受力圖。FDxFDyFAxFAyOCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例 題 6試分別畫出每個物體及整體的受力圖。FBxFByFOxFOy 畫受力圖的步驟和注意事項(xiàng)（1）步驟 確定研究對象 取分離體 分析受力切不可單憑主觀臆想推測或簡單地根據(jù)主動力的方向去推想約束反力的方向 畫受力圖（2）幾點(diǎn)注意