工程力學(xué)與材料力學(xué)第一章靜力學(xué)基本概念與物體受力

第一篇靜力學(xué)第一章靜力學(xué)基本概念與物體受力分析理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)

靜力學(xué)：研究受力物體在力系作用下的平衡運(yùn)動(dòng)學(xué)：從幾何角度研究物體的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)：研究受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系靜力學(xué)主要研究：物體的受力分析；力系的簡(jiǎn)化；力系的平衡條件§1-1靜力學(xué)基本概念1.

變形體與剛體剛體：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。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。變形體：

任何物體在力的作用下都要產(chǎn)生變形變形體剛體

實(shí)際物體能否簡(jiǎn)化為剛體，主要取決于所研究問(wèn)題的性質(zhì)。2.力的概念作用方式：直接接觸作用；如壓力、摩擦力等。

間接作用;如磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)等。作用效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)效應(yīng):(外效應(yīng))變形效應(yīng):(內(nèi)效應(yīng))使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化。使物體發(fā)生變形。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(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。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FF0可用一矢量表示FF=

FF0力的單位：N（牛頓）、kN（千牛）力的分類(lèi):按作用力分布的面積:集中力:力的作用集中于一點(diǎn)；分布力:物體間的作用力分布在一定的面積或體積上。指物體相對(duì)于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。平衡條件：平衡：

使剛體處于平衡狀態(tài)時(shí)，力系所滿足的一定條件。3.平衡的概念力系的分類(lèi)：

按力系中各力作用線在空間的位置分布，將力系進(jìn)行分類(lèi)：平面力系空間力系匯交力系平行力系任意力系力系：作用在物體上的一組力平衡力系：一個(gè)作用于剛體而使其保持平衡的力系

4.力系的概念

5.力系等效的概念：

兩個(gè)不同的力系，如果對(duì)同一物體產(chǎn)生相同的外效應(yīng)，則稱(chēng)該兩力系相互等效。說(shuō)明：理論力學(xué)中，力系等效只要求外效應(yīng)相同。ABAB2FFF基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。平衡力系——能使剛體維持平衡的力系。分力——一個(gè)力等效于一個(gè)力系，則力系中的各力稱(chēng)為這個(gè)力（合力）的分力。合力——能和一個(gè)力系等效的一個(gè)力。§1-2靜力學(xué)公理公理是人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)實(shí)踐中長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，又經(jīng)過(guò)實(shí)踐反復(fù)檢驗(yàn)，是符合客觀實(shí)際的最普遍、最一般的規(guī)律。靜力學(xué)公理是靜力學(xué)中已被實(shí)踐反復(fù)證實(shí)并被認(rèn)為無(wú)須再證明的真理。它們是研究靜力學(xué)的理論基礎(chǔ)。公理一二力平衡公理作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充要條件是：這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，且在同一直線上。F1F2AB注意：公理對(duì)于剛體的平衡是充要條件，而對(duì)變形體僅為平衡的必要條件。F1=F2在兩個(gè)力作用下處于平衡的構(gòu)件稱(chēng)為二力構(gòu)件。二力構(gòu)件:公理二加減平衡力系公理在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)于剛體的作用。

若作用在剛體上的力系可由另一力系代替而不改變它對(duì)剛體的效應(yīng)，則稱(chēng)這兩個(gè)力系為等效力系。等效力系：加減平衡力系原理：推論一力的可傳性

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?cè)摿?duì)剛體的作用。AFABFF1

F2BAF2作用于剛體上的力——滑動(dòng)矢量力的三要素為大小、方向和作用線。注意他：力的理可傳晌性對(duì)幅于變渠形體稍并不起適用宿。例如盲：FF

PP公理躍三傾力枕的平患行四寧邊形義法則F1F2FRFRAF1F2FR=F1+F2作用襯在物頭體上脊同一蹦點(diǎn)的礎(chǔ)兩個(gè)尿力,可以獻(xiàn)合成蒙為一健個(gè)合筑力。蝕合力沸的作奮用點(diǎn)善也在倦該點(diǎn)餓，合恨力的賭大小邪和方澤向，農(nóng)由這薪兩個(gè)振力為贏邊構(gòu)豎成的控平行看四邊蒙形的惑對(duì)角穴線確謹(jǐn)定。A力三英角形惡法推論纖二費(fèi)三解力平恭衡匯島交定使理作用標(biāo)于剛體上三大個(gè)相即互平齊衡的偏力，權(quán)若其腳中兩雀?jìng)€(gè)力德的作散用線鵝匯交閣于一漢點(diǎn)，仁則此希三力尚必在溪同一音平面泄內(nèi)，貌且第甜三個(gè)婆力的蠅作用梁線通扯過(guò)匯額交點(diǎn)巖。F1FF2A=證明亂：F1F2F3A3AA2A1推論帳二慮三療力平旋衡匯戀交定晴理作用攔于剛體上三麻個(gè)相援互平么衡的是力，巷若其系中兩糟個(gè)力述的作旺用線項(xiàng)匯交誓于一明點(diǎn)，旁則此階三力封必在蔬同一酷平面唐內(nèi)，紙且第碎三個(gè)銷(xiāo)力的消作用籮線通界過(guò)匯淘交點(diǎn)累。FA=證明起：F1F2F3A3AA2A1F3A3公理洞四作用嶼與反訂作用填定律作用噴力和脹反作掩用力詞總是昌同時(shí)邊存在領(lǐng)，兩片力的芬大小博相等博、方訓(xùn)向相甩反，售沿著放同一潤(rùn)直線宋，分腦別作冊(cè)用在惹兩個(gè)描相互秘作用俊的物家體上抵。注意冤：在畫(huà)昂物體豈受力貌圖時(shí)捐要注傲意此詞公理胸的應(yīng)意用．公理傅五剛化喬原理柔性欣體（倚受拉毛力平路衡）剛化坐為剛塊體（參仍平頭衡）反之站不一梨定成過(guò)立，爐因?qū)緞傮w忽平衡蔥的充地分必悟要條河件，溫對(duì)變托形體焰是必際要的胸但非獎(jiǎng)充分懇的．剛體傷（受口壓平周衡）柔性水體（悔受壓蜘不能規(guī)平衡最）若變腰形體許在某磨個(gè)力裂系的幕作用最下處損于平恭衡狀訴態(tài)，要?jiǎng)t將斗此物登體視劣為剛酸體（剛化）時(shí)打其平疤衡狀殼態(tài)不腸受影腿響?！?尼-3約束遷和約賣(mài)束力自由峰體——位移蟲(chóng)不受轟限制卸的物酸體非自割由體——位移薦受到副某些皆限制映的物濁體約束——由周芳圍物劃體所堵構(gòu)成己的、丟限制娃非自萌由體護(hù)位移的條飼件約束溉力的住方向鍬必與撞該約蹲束所改能夠屯阻礙悲的位德移方醬向相稀反，經(jīng)大小釘通常獅是未鋼知的匹。約束野力——約束似對(duì)非好自由巖體施路加的請(qǐng)力主動(dòng)平力——約束南力以長(zhǎng)外的組力AG幾點(diǎn)童說(shuō)明駕：1、約據(jù)束反郵力產(chǎn)灶生的慰原因2、主態(tài)動(dòng)力宅與約硬束反牙力的沃關(guān)系資：（1）主動(dòng)噸力：能使獨(dú)物體刷運(yùn)動(dòng)轟或有值運(yùn)動(dòng)掘趨勢(shì)竄的力衡，如渡重力吩、施加的砍力。3、約轎束反作力三要艘素：（2）約束級(jí)反力效：由主脈動(dòng)力惡引起雹，并收隨主牽動(dòng)力蘇的改緊變而折改變很。主動(dòng)院力可執(zhí)獨(dú)立農(nóng)存在薪，而疤反力森必須把依賴(lài)植于一賀定的未主動(dòng)肅力。（3）一箭般情嶺況下促，主障動(dòng)力鬼是給陳定的要，約齊束反隱力是型待求扎的。作用若點(diǎn)：約束廟與被哭約束體物體溪相互播接觸當(dāng)處。方向穩(wěn)：與約美束所誤能限霧制的跌運(yùn)動(dòng)煙的方疼向相癢反。大小艱：根據(jù)農(nóng)主動(dòng)摧力及等平衡絡(luò)條件掉求出楊。工程腿中常趟見(jiàn)的料幾類(lèi)妨約束1.柔性侮體約句束繩索皮帶——鏈條AAFA反力特征:方位:沿柔性體軸線指向:背離物體(受拉)約束艘特征:只限門(mén)制物鬧體沿喉柔性稿體伸脫長(zhǎng)方鵝向的笛運(yùn)動(dòng)反力特征:方位:沿柔性體軸線指向:背離物體(受拉)約束誦特征:只限御制物快體沿餡柔性沉體伸陽(yáng)長(zhǎng)方跪向的桶運(yùn)動(dòng)F1F22.光滑中接觸彩面約烏束凸輪傳動(dòng)約束砌特征奔：只限脾制物屆體沿億公法顛線趨亦向于霸支承遷面方素向的臟運(yùn)動(dòng)反力特征晶：方位:沿接觸處的公法線指向:指向物體（物體受壓）3.光滑犬圓柱地鉸鏈?zhǔn)霞s束約束特征：只限制物體沿圓柱形徑向的運(yùn)動(dòng)。不限制其軸向和繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)?！獙俟饣婕s束約束反力特征:方位：沿銷(xiāo)釘?shù)膹较蛑赶颍褐赶虿欢?假定兩互相垂直分量)ABABF固定蘿鉸鏈冷或鉸照支座FyFxF鉸活支商鉸鏈題或中疫間鉸銷(xiāo)釘ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB4.輥軸濕鉸鏈字支座大（可此動(dòng)鉸映鏈支婚座）約束罪特征屬：只限設(shè)制垂墓直于勺支承現(xiàn)面方芹向的崇運(yùn)動(dòng)鉤。約束客反力遇特征電：方位：通過(guò)銷(xiāo)釘中心，垂直于支承面指向：指向待定（常假定）輥軸鉸鏈暢支座咱約束挑符號(hào)遇及反巡壽力表杜示輥軸約束簡(jiǎn)化符號(hào)輥軸約束反力表示固定涌鉸鏈凡支座咬和輥尾軸支扶座實(shí)賺例固定執(zhí)鉸鏈激支座輥軸票支座5.雙鉸足鏈剛結(jié)桿約保束（翻鏈桿鎖約束洲）鏈桿:①兩端用光滑鉸鏈與其它物體連接的剛桿②不計(jì)自重③桿上無(wú)其它主動(dòng)力作用鏈桿約束助特征可：只限制仿物體拴沿桿留軸線晚方向蟻的運(yùn)發(fā)動(dòng)。約束閣反力粘特征揪：方位：沿鏈桿的軸線方向(或兩鉸鏈的連線方向)指向：指向不定(通常假定)鏈桿約束簡(jiǎn)圖鏈桿約束反力鏈桿——二力源桿FAFBACB二力蒙構(gòu)件能（二滑力桿窄）ABCABABFAFB受力敲圖正延確嗎?CABABFAFBCBDAABFBFA物體慕的受什力分?jǐn)z析：確定要物體揪受了低幾個(gè)界力，微每個(gè)榮力的孟作用省位置護(hù)和力選的作賄用方增向。受力撲圖：柏施力罷物體蘋(píng)對(duì)研桂究對(duì)譜象的柱所有選作用載力的貍簡(jiǎn)圖§1臺(tái)-4物體窯的受午力分市析和蕉受力狀圖1.取分款離體松。2.畫(huà)出胞對(duì)象弦所受貪的全屯部主園動(dòng)力砍。3.在存尊在約渾束的踢地方脆，按傲約束涂類(lèi)型短逐一亡畫(huà)出令約束反力遵。受力斬圖的牛畫(huà)法朱步驟紫：ABCPACBFAFNBP例1重P的均枯質(zhì)圓枝輪在孝邊緣A點(diǎn)用盟繩系午住，岡圓輪基邊緣B點(diǎn)靠桶在光睜滑的遺墻面蛛上。蠶試畫(huà)果出圓周輪的貓受力賽圖。FBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAy例2試畫(huà)滅出梁AB的受湯力圖岔。BAPCCBACPFCFBFAFC′FBFAxFAy例3試分評(píng)別畫(huà)摔出左喘、右拋拱及肝整體賓的受裳力圖冠。FAxFAyPACFC′FAxFAyFEFBFDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例4試分死別畫(huà)件出每緣瑞個(gè)物牛體及順整體緣瑞的受努力圖。CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFA例5圖示也機(jī)構(gòu)畏中，榨當(dāng)銷(xiāo)齊釘C附于BC桿時(shí)俯，試團(tuán)分別婦畫(huà)出饑各桿斥及整焦體的餡受力響圖。FDxFDyFAxFAyOCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例6試分換別畫(huà)鏈出每槽個(gè)物涂體及獵整體暢的受砍力圖苦。FBxFByFOxFOyAF2BF1ABCFBACMFFBABACF