力的性質(zhì)及物體受力分析

1、力的性質(zhì)及物體受力分析第1頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一 受 力 分 析 力系的等效 力系的簡化 力系的平衡剛 體 靜 力 學(xué) 的 基 礎(chǔ)動(dòng) 力 學(xué) 的 基 礎(chǔ) 工 程 設(shè) 計(jì) 的 基 礎(chǔ)第2頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一1.1：力的性質(zhì)一、 力的概念 1. 力:是指物體間相互的機(jī)械作用(是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng) 發(fā)生改變的原因)。2. 力對物體的作用效應(yīng)外效應(yīng):運(yùn)動(dòng)和平衡內(nèi)效應(yīng):變形力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)（線）力的單位：N、KN、MN、Kg、t。力的分類：集中力P 分布力q 集中力偶m第3頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分

2、，星期一二、力矩力對點(diǎn)之矩:是指力使物體繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的量度表示方法:平面內(nèi):力對點(diǎn)之矩為標(biāo)量空間內(nèi):力對點(diǎn)之矩為失量 - -3.合力矩定理: 合力對某一點(diǎn)之矩等于其分力對同 一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。第4頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一2.1.3 力偶1.力偶: 是指兩個(gè)等值、反向、平行的力所組成的力； 是表示物體轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的量度。2.表示方法：規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正第5頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一3.力偶的基本性質(zhì)（1）組成力偶的兩個(gè)力沒有合力，力偶不能與一個(gè)力等效，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(dòng)和移動(dòng)，不改

3、變對剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)效果。（3）組成力偶的兩個(gè)力在任一軸上投影的代數(shù)和等于零。4.力偶的等效：在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，如果它們的力偶矩 大小相等，力偶的轉(zhuǎn)向相同，則這兩個(gè)力偶等效。5.力偶三 要素：力偶矩 的大??；力偶的轉(zhuǎn)向；力偶的作用面。6.力偶表示方法：（1）在作用面內(nèi)兩個(gè)力表示； （2）用一帶箭頭的弧線表示。箭頭表示力偶 的轉(zhuǎn)向，M表示力偶矩的大小。返回下一張上一張小結(jié)第6頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一2.1.4 靜力學(xué)公理 1. 公理一（二力平衡公理） 作用在同一物體上的兩個(gè)力成平衡的必要與充分條件是：這兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在一條直線上。見圖(a)(b

4、) 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。 2 . 公理二（加減平衡公理） 在作用于剛體上的任一力系中，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)。 返回下一張上一張小結(jié)第7頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一 3 . 推論1（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(gè)點(diǎn)，并不改變原力系對剛體的效應(yīng)。 4 公理三（力的平行四邊形法則） 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為該點(diǎn)的一個(gè)合力，它的大小和方向由以這兩個(gè)力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示

5、 。如圖（a)所示 另外還可以利用力的三角形法則來表示如圖(b)(c)所示返回下一張上一張小結(jié)第8頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一 5. 推論2（三力平衡匯交定理） 剛體受同平面內(nèi)互不平行的三個(gè)力作用而處于平衡時(shí)，則此三力的作用線必匯交于一點(diǎn)。 注：該定理所講的只是共面不平行的三個(gè)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(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，它們不一定組成平衡力系。返回下一張上一張小結(jié)第9頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一 6 . 公理四（作用與反作用定理） 兩個(gè)物體間相互作用的力，總是同時(shí)存在的，它們的大小相等，指向相反，并沿

6、同一直線分別作用在這兩個(gè)相互作用的物體上。 7. 公理五（剛化原理） 變形體在已知力系作用下平衡時(shí)，若將此變形體視為剛體（剛化），則其平衡狀態(tài)不變。 注：此公理的適用條件為剛體。第10頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一2.1.5 約束與約束反力1.約束：限制非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。2.工程中幾種常見的約束及其約束反力平面約束：（1）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等） （2）光滑接觸 面（線、點(diǎn)）約束 （3）光滑圓柱鉸鏈約束和固定鉸支座約束 （4）滾動(dòng)鉸支座約束 （5）鏈桿約束和鏈桿約束 （6）固定（嵌入）端約束 （7）定向約束（雙鏈桿約束

7、）空間約束： （1）空間球鉸約束 （2）空間柱狀鉸約束和蝶狀鉸約束 （3）空間固定端約束 （4）滑動(dòng)軸承約束和止推軸承 (5) 彈性約束第11頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一柔 性 約 束纜 索第12頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一纜 索FR第13頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一纜 索第14頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一纜 索第15頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一光 滑 面 約 束第16頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一光 滑 面 約 束F

8、R第17頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一滑槽與銷釘?shù)?8頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一滑槽與銷釘FR第19頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一用鉸鏈連接的桿FR第20頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一銷 釘銷釘(鉸鏈)第21頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一銷釘(鉸鏈)FRyFRx第22頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一鉸第23頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一鉸第24頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期

9、一恐龍骨骼的鉸鏈連接第25頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一輥 軸FR(實(shí)際約束中FR方向也可以向下)第26頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一固定鉸支座第27頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一固 定 鉸 支 座AFAyFAx第28頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一滾珠(柱)軸承 FRyFRx第29頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一滑 動(dòng) 軸 承第30頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一止 推 軸 承返回下一張上一張小結(jié)第31頁，共50頁，2022年，5月

10、20日，14點(diǎn)27分，星期一球 鉸FRyFRxFRz返回下一張上一張小結(jié)第32頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一活頁鉸(蝶形鉸)約束返回下一張上一張小結(jié)第33頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一固定端(插入端)約束返回下一張上一張小結(jié)第34頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一2.1.6 物體的受力分析、受力圖1.受力分析：就是定性分析研究對象可能受到的全部主動(dòng)力和約束反力。2.受力分析的方法：是解除研究對象的約束，畫出研究對象的受力圖。3.受力圖：在研究對象（分離體）上畫出其所受的全部主動(dòng)力和約束反力。4.畫約束反力的有關(guān)注意

11、事項(xiàng)：（1）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 作用力與反作用力力偶的性質(zhì)三力平衡匯交定理返回下一張上一張小結(jié)第35頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一受 力 分 析 示 例 (1)返回下一張上一張小結(jié)第36頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一取 隔 離 體W 返回下一張上一張小結(jié)第37頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一畫 受 力 圖FRAFRBABW返回下一張上一張小結(jié)第38頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一受 力 分 析 示 例 (2)ABF2F1F3確定A、B二處的約束力返回下一張上一

12、張小結(jié)第39頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一ABF2F1F3FAyFAxFRB取 隔 離 體畫 受 力 圖第40頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一受 力 分 析 示 例 (3)2.比較AB 桿與BC 桿 的受力。1.畫出圓盤的受力圖；返回下一張上一張小結(jié)第41頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一圓盤的受力圖返回下一張上一張小結(jié)第42頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一CFR1FCyFCxFAxFAy二桿的受力圖WFR2FR1返回下一張上一張小結(jié)第43頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一CFCyFCxB C桿的受力圖FByFBxCFR1FCyFCxFAxFAy第44頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一FR1 FAxFAyAB 桿的受力圖FBx FBy CFR1FCyFCxFAxFAy返回下一張上一張小結(jié)第45頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一FR1 FAxFAyCFCyFCx受力分析中的作用與反作用FBx FBy FByFBx返回下一張上一張小結(jié)第46頁，共50頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)27分，星期一CFCyFCxFByFBxBC 桿 受 力返回下一張上一張小結(jié)第47頁，共50頁，2022