靜力學(xué) 靜力學(xué)基本概念 受力圖

靜力學(xué)靜力學(xué)基本概念受力圖第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四引言：

靜力學(xué)研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律。1、物體的受力分析；2、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系等效代替一個復(fù)雜力系；3、建立各種力系的平衡條件。第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四力：物體間相互的機械作用，作用效果使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變或使物體產(chǎn)生變形。

力的三要素：大小、方向、作用點。力是矢量。力系：一群力。等效力系；合力；平衡力系。剛體：絕對不變形的物體，或物體內(nèi)任意兩點間的距離永不改變的物體。第一章靜力學(xué)的基本概念受力圖1力的概念2剛體的概念F§1-1靜力學(xué)基本概念第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四公理1二力平衡條件使剛體平衡的充分必要條件*最簡單力系的平衡條件§1-2靜力學(xué)公理*二力構(gòu)件——只受二力作用而平衡的構(gòu)件物體相對慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。3.平衡的概念第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例：圖示托架，不計桿的自重。CD為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖。例：圖示三鉸拱橋，不計自重與摩擦。右拱CB為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（與形狀無關(guān)）。第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四公理2加減平衡力系原理推理1力的可傳性*作用在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為大小、方向和作用線。在已知力系中添加或除去任一平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四公理3力的平行四邊形法則合力*是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四推理2三力平衡匯交定理平衡時必與共線則三力必匯交O點，且共面。第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四公理4作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時存在，同時消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個物體上。*在畫物體受力圖時要注意此公理的應(yīng)用。第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四公理5剛化原理柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）

反之不一定成立，因?qū)傮w平衡的充分必要條件，對變形體是必要的但非充分的。剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡）第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四約束：對非自由體的運動起限制作用的物體。約束力：約束對非自由體的作用力。約束力大小——待定方向——與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點——接觸處§1-3約束(constraint）與約束反力自由體:在空中可以自由運動的物體。非自由體；受到限制某些方向的運動不能發(fā)生的物體。第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四1、柔性體約束。柔索只能受拉力，又稱張力。用表示。工程中常見約束的基本類型(TypicalConstraintMode)如由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束。第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四2、光滑面約束第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用表示。第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四火車車輪第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四特例：方位：

公法線指向：

壓物體⑴：尖點接觸⑵：雙面約束方位：

垂直于接觸面指向：

假設(shè)第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

(1)光滑圓柱鉸鏈約束特點：由兩個各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀。3、光滑鉸鏈約束反力未知時，可用二個通過軸心的正交分力表示第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四（2)固定鉸鏈支座約束力：與圓柱鉸鏈相同。第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四（3）滾動支座（輥軸支座，可動鉸支座）約束特點：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成。約束力：構(gòu)件受到垂直于光滑面的約束力。第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四（4）連桿（鏈桿）約束一個單鉸相當(dāng)于2個鏈桿。固定鉸支座可動鉸支座第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四（1）徑向軸承（向心軸承）約束特點：為孔與軸的配合問題，與光滑圓柱鉸鏈一樣，可用兩個通過軸心的正交分力表示。4、軸承約束以上三種約束（經(jīng)向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈。第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四齒輪傳動軸第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四約束特點：止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制。約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束反力。⑵止推軸承第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四螺栓連接鉚釘連接銷軸連接第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四吊車大梁簡化均勻分布載荷簡稱均布載荷第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四火車輪軸簡化第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四F第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四⑴可動較支座⑵固定鉸支座⑶固定端支座⑷定向支座

(滑動支座)第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四畫受力圖步驟：3、按約束性質(zhì)畫出所有約束力注意接觸點；注意系統(tǒng)內(nèi)外力關(guān)系，圖中不畫出內(nèi)力；注意作用反作用關(guān)系；鉸鏈處作用的集中力與構(gòu)件無關(guān)，作用在銷釘上1、取研究對象（隔離體）畫出其簡圖2、畫出所有主動力§1-4物體的受力分析受力圖

(ForceAnalysisofbodyandFreebodyDiagram)第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例:碾子重為，拉力為，處光滑接觸，畫出碾子的受力圖。解：畫出簡圖畫出主動力畫出約束力第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例:屋架受均布風(fēng)力（N/m），屋架重為，畫出屋架的受力圖。解：取屋架畫出主動力畫出約束力畫出簡圖第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例:水平均質(zhì)梁重為，電動機重為，不計桿的自重，畫出桿和梁的受力圖。圖(a)解：取桿，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四取AB梁，其受力圖如圖(c)若這樣畫，梁AB的受力圖又如何改動?CD桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例:不計三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖。解：右拱為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四取左拱AC,其受力圖如圖（c）所示系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四考慮到左拱在三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱的受力圖，如圖（e）所示此時整體受力圖如圖（f）所示第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例:不計自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖。圖(a)解：繩子受力圖如圖（b）所示第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四梯子左邊部分受力圖如圖（c）所示梯子右邊部分受力圖如圖（d）所示第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四整體受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在A處，繩子對左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出？第44頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例:已知：P=10kN,a,桿，輪重不計；畫出各構(gòu)件受力圖。解：取整體，受力圖能否這樣畫？取整體，畫受力圖。第45頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四取BDC

桿（不帶輪）取ABE（帶著輪）取ABE

桿（不帶輪）取BDC桿（帶著輪）第46頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四例:已知：P,a,各桿重不計；畫出各構(gòu)件的受力圖。解：取整體，畫受力圖取ADB

桿，畫受力圖取DEF

桿，畫受力圖第47頁，