第01章(靜力學(xué)基本概念與物體受力分析)

研究物體的受力和平衡的規(guī)律。

研究物體在外力作用下的內(nèi)力、變形和失效的規(guī)律。工程力學(xué)理論力學(xué)（靜力學(xué)部分）材料力學(xué)

提出保證構(gòu)件具有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法。將研究對(duì)象從周?chē)矬w中分離出來(lái)，作為受力體分析所受力，作出受力圖。·物體的受力分析分析

BC

桿的受力，作出受力圖靜力學(xué)部分·力系的簡(jiǎn)化

1.力系等效

2.力系的簡(jiǎn)化作用在剛體上的力系用另一力系代替而不改變對(duì)剛體的作用效應(yīng)。用最簡(jiǎn)單的力系等效代替復(fù)雜的力系。剛體處于平衡狀態(tài)時(shí)作用于剛體上的力系所滿足的條件?！ちο档钠胶鈼l件求F1、F2根據(jù)平衡條件可求作用在平衡剛體上的未知力?！?qiáng)度失效

構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗破壞的能力(足夠的強(qiáng)度)

構(gòu)件在外力作用下發(fā)生不可恢復(fù)的塑性變形或斷裂塑性變形斷裂塑性變形+斷裂材料力學(xué)部分

構(gòu)件在外力作用下產(chǎn)生過(guò)量的彈性變形

構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗變形的能力(足夠的剛度)風(fēng)振作用下扭曲變形發(fā)射架的剛度要求很高·剛度失效·穩(wěn)定失效

構(gòu)件應(yīng)有足夠的保持原有平衡狀態(tài)的能力(足夠的穩(wěn)定性)

構(gòu)件在外力作用下其平衡形式發(fā)生突然改變·穩(wěn)定失效§1-1靜力學(xué)基本概念第一章靜力學(xué)基本概念與物體受力分析§1-2靜力學(xué)公理§1-3約束和約束力§1-4受力圖一、剛體的概念剛體是在力的作用下不變形的物體。理想的力學(xué)模型任何物體在力作用下有變形，當(dāng)物體變形不大或變形對(duì)所研究的問(wèn)題沒(méi)實(shí)質(zhì)影響時(shí)，可將物體抽象為剛體。桿件變形非常小§1-1靜力學(xué)基本概念二、平衡的概念平衡是指物體相對(duì)慣性參考系靜止或作勻速直線平移。工程技術(shù)中常把固連于地球的參考系視為慣性參考系，平衡則指物體相對(duì)于地球處于靜止或作勻速直線平移。

（相對(duì)性、暫時(shí)性）靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)三、力和力系的概念力的作用效應(yīng)1.力外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)效應(yīng)）內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）力的三要素力的作用點(diǎn)力的方向力的大小力是物體間相互的機(jī)械作用。用帶箭頭的有向線段表示力線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)線段長(zhǎng)度表示力的大小線段的方向和箭頭的指向表示力的方向力是矢量力的方向指靜止質(zhì)點(diǎn)在力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向力的作用點(diǎn)是物體相互作用位置的抽象化力的大小反映物體間相互作用的強(qiáng)度（力的國(guó)際單位:N，工程單位:kgf）2．力系力系是作用在物體上的一群力。平衡力系等效力系等效力系指分別作用于同一物體其效應(yīng)相同的兩個(gè)力系。平衡力系指作用于剛體使其保持平衡的力系。力系的分類(lèi)：按力作用線的空間位置和相對(duì)位置分類(lèi)如下：力系空間力系平面力系平面任意力系平面匯交力系平面平行力系空間任意力系空間匯交力系空間平行力系平面力系平面力系指力系中力作用線在同一個(gè)平面內(nèi)?？臻g力系指力系中力作用線不在同一個(gè)平面內(nèi)?？臻g力系匯交力系平行力系任意力系匯交力系指力系中力作用線匯交于一點(diǎn)。平行力系指力系中力作用線平行。任意力系指力系中力作用線任意分布。一、二力平衡公理作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的充分且必要條件：兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在同一直線上。1.對(duì)于變形體，以上為必要而非充分條件?！?-2靜力學(xué)公理公理：人類(lèi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)得到的且被實(shí)踐反復(fù)驗(yàn)證的正確結(jié)論，是靜力學(xué)的理論基礎(chǔ)。該公理是力系平衡的理論基礎(chǔ)2.二力構(gòu)件在二力作用下平衡的構(gòu)件。二力必等值、反向、共線二力構(gòu)件是否一定是直桿?二力作用線必沿二力作用點(diǎn)的連線在已知力系上加減任意平衡力系，不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。二、加減平衡力系公理力系等效1.簡(jiǎn)化力系將已知力系中的平衡力系去掉，不會(huì)改變剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。力系簡(jiǎn)化該公理是力系簡(jiǎn)化的理論基礎(chǔ)2.力的可傳性原理力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用線力沿其作用線可平移至剛體上任意點(diǎn)而不會(huì)改變剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用點(diǎn)剛體加平衡力系減平衡力系滑移矢量

注意：力的可傳性局限于單個(gè)剛體，不能跨越剛體。否則會(huì)改變剛體的受力。作用于物體某一點(diǎn)上兩個(gè)力的合力，作用于同一點(diǎn)，其大小和方向由以這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線表示。三、力的平行四邊形法則該公理是力的合成和分解的理論基礎(chǔ)1.力的三角形法則作用于物體某一點(diǎn)上兩個(gè)力的合力，作用于同一點(diǎn)，兩個(gè)力首尾依次相連，合力的大小和方向由第一個(gè)力的始點(diǎn)到第二個(gè)力的終點(diǎn)表示。力合成矢量表達(dá)式力多邊形法則（首尾相連法則）多個(gè)力的合成2.三力平衡匯交定理剛體受三個(gè)力作用而處于平衡，若其中兩個(gè)力作用線匯交于一點(diǎn)，則另一個(gè)力的作用線必匯交于同一點(diǎn)，且三個(gè)力的作用線共面。四、作用與反作用定律物體間的作用力與反作用力必等值、反向、共線、異體、且同時(shí)存在。公理5剛化原理變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 公理5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論來(lái)求解問(wèn)題。約束力：約束施予被約束物體的力。自由體：位移不受限制的物體。非自由體：位移受限制的物體。約束：限制非自由體某些位移的條件或裝置?！?-3約束和約束力約束主動(dòng)力約束對(duì)被約束物體的作用力，方向與阻礙的物體運(yùn)動(dòng)方向相反。對(duì)物體運(yùn)動(dòng)構(gòu)成限制的物體稱(chēng)為被限制物體的約束。使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。約束力①大小常常是未知的；②方向總是與約束所限制的物體位移方向相反；③作用點(diǎn)在被約束物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束力的特點(diǎn)：G一、柔索2.約束力特點(diǎn)1.約束性質(zhì)約束只能承受拉力，不能承受壓力和抵抗彎曲。約束力F作用于柔索和物體的連接處，方向沿柔索背離被約束物體。二、光滑支承面約束力F沿接觸面公法線指向物體。1.約束性質(zhì)限制物體沿接觸面公法線指向約束方向的位移。2.約束力特點(diǎn)三、光滑圓柱鉸鏈1.約束性質(zhì)兩物體用光滑圓柱體相連，限制物體在與圓柱體軸線垂直的平面內(nèi)移動(dòng)。2.約束力特點(diǎn)約束力F通過(guò)接觸點(diǎn)并沿接觸面法線方向。約束力F通常用通過(guò)鉸鏈中心的兩個(gè)互相垂直的分力Fx、Fy表示。通常接觸點(diǎn)與被約束物體所受主動(dòng)力有關(guān)，故約束力F方向不能確定。約束力Fx、Fy可看成是銷(xiāo)釘與固定支座整體對(duì)物體的作用力，實(shí)際是銷(xiāo)釘對(duì)物體的作用力。·固定鉸支座約束·中間鉸約束中間鉸平衡作用力與反作用力四、活動(dòng)鉸鏈支座約束力F垂直于滾子支承面通過(guò)鉸鏈中心。1.約束性質(zhì)活動(dòng)鉸鏈支座限制物體沿接觸面法線方向移動(dòng)，不限制物體的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿接觸面切線方向移動(dòng)。2.約束力特點(diǎn)五、光滑球形鉸鏈通過(guò)接觸點(diǎn)和球心指向物體，通常用互相垂直的分力Fx、Fy

、Fz表示。1.約束性質(zhì)限制物體在空間上任意移動(dòng)，不限制繞此點(diǎn)任意轉(zhuǎn)動(dòng)。2.約束力特點(diǎn)六、軸承2.約束力特點(diǎn)1.約束性質(zhì)·向心軸承通常用通過(guò)軸中心的兩個(gè)互相垂直的分力Fx、Fy表示。限制軸在與軸垂直的平面內(nèi)移動(dòng)。2.約束力特點(diǎn)·止推軸承1.約束性質(zhì)限制物體在垂直于軸線的平面內(nèi)徑向運(yùn)動(dòng)，而且限制單方向的軸向運(yùn)動(dòng)。通常用互相垂直的分力Fx、Fy

、Fz表示。七、二力構(gòu)件1.約束性質(zhì)2.約束力特點(diǎn)二力構(gòu)件限制物體沿二力構(gòu)件的兩作用點(diǎn)的連線運(yùn)動(dòng)。二力構(gòu)件對(duì)物體的約束力沿兩作用點(diǎn)的連線。八、固定端約束主動(dòng)力：如重力,風(fēng)力,氣體壓力等，一般是已知的。被動(dòng)力：即約束力，一般是未知的。

一、受力分析：分析研究對(duì)象所受的外力。外力二.受力圖畫(huà)受力圖的步驟：1.取分離體：根據(jù)問(wèn)題的需要，選定其中的某個(gè)構(gòu)件或某幾個(gè)構(gòu)件的組合體作為研究對(duì)象，把它從整體中分離出來(lái)，并畫(huà)出其簡(jiǎn)圖。2.畫(huà)上已知的主動(dòng)力；3.逐個(gè)解除約束，代之相應(yīng)的約束力；4.檢查。§1-4受力圖例：重P的勻質(zhì)圓輪在邊緣A點(diǎn)用繩系住，繩AB通過(guò)輪心C，圓輪邊緣D點(diǎn)靠在光滑的固定曲面上，試畫(huà)出圓輪的受力圖。例：重為P的均質(zhì)圓柱夾在重為W的光滑均質(zhì)板AB與光滑的鉛垂墻之間，均質(zhì)板在A端用固定鉸鏈支座固定在鉛垂墻上，在B端以水平繩索BE系在墻上。試畫(huà)出圓柱C與板AB組成的剛體系整體的受力圖及圓柱C與板AB的受力圖。例：桿AC和桿BC在C點(diǎn)用光滑鉸鏈連接，DE間系有繩索，A處為固定鉸鏈支座，B端擱在光滑水平面上，在桿AC的中點(diǎn)作用集中力FH。不計(jì)桿重，試分別畫(huà)出桿AC和BC整體，桿AC和桿BC的受力圖。例.在如圖所示提升系統(tǒng)中，各構(gòu)件自重不計(jì)，試分別畫(huà)出BC桿、D輪、AD桿連同D輪的受力圖。例試畫(huà)出圖示結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的受力圖，不計(jì)構(gòu)件自重。例如圖所示，重為W的三個(gè)相同圓柱體壘在一起，試分別畫(huà)出三