物體的受力分析（工程力學）

靜力學基本概念

剛體指在外界任何力的作用下，形狀和大小都始終保持不變的物體。——理想化的力學模型理論力學：物體→剛體

（靜力學又稱為剛體靜力學）材料力學：物體→變形體力（1）力的產(chǎn)生途徑（2）力的效應（3）力的三要素

標量：只有大小

矢量：既有大小，又有方向

定位矢量：有大小、方向、還有確定始端（終端）①直接接觸②“場”①運動效應②變形效應①大?、诜较颌圩饔命c物體間的相互機械作用方位和指向豎直向上豎直向下“踢足球”平衡處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)物體在力系作用下，相對于地球勻速上滑、勻速下滑集中力、分布力力在物體上的作用范圍集中力

單位：

N、kN；

線分布力

單位：N/m、kN/m面分布力

單位：N/m2、kN/m2；集度ABF相關(guān)概念：力系、平衡力系、等效力系、合力、分力燈管房頂力系平衡力系由各分力求合力的過程叫作力的合成一個力與一個力系等效，這個力稱為該力系合力該力系中的每一個力稱為此合力的分力由合力求分力的過程叫作力的分解等效力系空間問題平面問題忽略屋架厚度豎向荷載、側(cè)向風荷載、支座反力都處于屋架平面內(nèi)結(jié)構(gòu)及其承受的荷載具有共同對稱面

靜力學基本公理公理4

作用和反作用定律推論2三力平衡匯交定理推論1力的可傳性公理2加減平衡力系原理公理1

二力平衡公理公理3

力的平行四邊形法則靜力學公理靜力學全部理論的基礎(chǔ)公理1：二力平衡公理（剛體）“二力構(gòu)件”最簡單的平衡力系！充分剛體、兩個力、平衡等值、反向、共線必要公理2：加減平衡力系公理（剛體）

在作用于剛體上的任意力系上，增加或減少任一平衡力系，并不改變原力系對剛體的效應。二力平衡——最簡單的一種平衡力系FWF1F2推論1：力的可傳性原理推論1：力的可傳性原理（剛體）AFBF1F2物體—“定位矢量”剛體—“滑移矢量”公理3：平行四邊形法則（物體）物體、同一點、兩個力F1AF2FRF1F2FR“三角形法則”“多邊形法則”F1F2F3F4FR推論2：三力平衡匯交定理（剛體）F2BF3CAF1DF1F2F12則

第三個力的作用線也通過該匯交點，且

此三力的作用線在同一平面內(nèi)。①剛體在三個力作用下處于平衡狀態(tài)，②若其中兩個力的作用線匯交于一點，公理4：力的作用與反作用定律

（物體）兩物體等值、反向、共線FNF’N約束和約束反力自由體非自由體大小：方向：作用點：待定?

計算！方位、指向接觸處約束：對非自由體的位移起限制作用的物體.約束力：約束對非自由體的作用力．FT（飛機）（火車）物體受力①

荷載：主動力，已知的√②

約束反力：被動力，未知的？FTFAxFAyMAWFN小球繩子1.柔索約束WFT具體形式約束特點約束反力沿柔體軸線、背離物體。拉力，用F或FT表示（一個方向確定的力）繩索、皮帶、鏈條等限制物體沿柔體伸長方向的運動FAxFAy×改錯題繩子只能是拉力！2.光滑接觸面約束（一個方向確定的力）具體形式約束特點約束反力沿公法線、指向被約束物體FNFNFN限制物體沿接觸處公法線而趨向于支承面的運動（a）接觸面為平面（b）接觸面為圓弧面τn接觸面為非圓弧曲面FN2.光滑接觸面約束FNBFNCFNA×

兩個相互接觸的物體中，

有一個為尖角點接觸時，約束反力沿另一物體的法線3.光滑圓柱鉸鏈約束（鉸鏈、銷釘）約束特點能轉(zhuǎn)動，不能水平移動，不能豎直移動約束反力兩個相互垂直的力Fx和Fy，指向待定。FNFN3.光滑圓柱鉸鏈約束（鉸鏈、銷釘）(含銷釘)(孔)把結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)起來的裝置。

支座固定鉸支座活動鉸支座固定端支座4.固定鉸支座約束特點約束反力兩個相互垂直的約束反力Fx和Fy，指向待定。只能繞鉸接點轉(zhuǎn)動，不能水平移動，也不能豎直移動5.活動鉸支座約束特點約束反力垂直于支承面，指向待定。（滑塊式）鏈桿式：沿鏈桿軸線，指向待定。能繞鉸接點轉(zhuǎn)動，能水平移動，不能豎直移動一個力，滑塊式：（鏈桿式）FAFA6.固定端支座一個力偶M，轉(zhuǎn)向待定。約束反力兩個相互垂直的力Fx和Fy，指向待定。約束特點不能水平移動，不能豎直移動，也不能轉(zhuǎn)動MAFAxFAyMAFAxFAy固定端支座固定鉸支座可動鉸支座固定端支座FA固定鉸支座活動鉸支座FAFA鉸鏈鏈桿式滑塊式FT

沿柔體軸線、背離物體柔索光滑接觸面FN

沿公法線、指向物體固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿鏈桿軸線垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy兩個正交力一個力偶MA兩個正交力一個力單個物體的受力圖物體受力

荷

載：主動力，已知的。約束反力：被動力，未知的。受力分析：分析物體都受哪些力，每個力的作用位置和方向畫受力圖步驟：（①取研究對象、②所有主動力、③所有約束力）3.按約束性質(zhì)畫出所有約束力1.取所要研究物體為研究對象（分離體），畫出其簡圖2.畫出所有主動力固定鉸支座活動鉸支座FAFA鉸鏈鏈桿式滑塊式FT

沿柔體軸線、背離物體柔索光滑接觸面FN

沿公法線、指向物體固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿鏈桿軸線垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy兩個正交力一個力偶MA兩個正交力一個力單個物體物體系統(tǒng)受力分析F1F2AB【例1】（單個物體）WFTFNO三力匯交!繩子光滑接觸面練習FNAFNB

兩個相互接觸的物體中，

有一個為尖角點接觸時，約束反力沿另一物體的法線【例2】（單個物體）FABFBFAyFAxFABFBFA三力匯交!固定鉸支座活動鉸支座ABF2F1FBFAxFAy練習ABFFBFAxFAyFAxFAy【例3】（單個物體）F1F1F2ABABF2MBFByFBx固定端ABF1F2FAxFAyMA練習單個物體畫受力圖F1F2AB固定端固定鉸支座活動鉸支座繩子光滑接觸面地基傾斜對各類支座的影響支座：聯(lián)系結(jié)構(gòu)與地基的裝置固定鉸支座活動鉸支座固定端支座地基傾斜的影響？FA固定鉸支座活動鉸支座固定端支座ABFFBFAxFAyFAxFAy固定鉸支座地基傾斜，約束力畫法不變FxFyFA活動鉸支座鏈桿式滑塊式沿鏈桿軸線垂直于支承面FAABF2F1FBFAxFAy地基傾斜，約束力畫法不變地基傾斜，約束力畫法改變MAFAxFAyMAFAxFAy固定端支座地基傾斜，約束力畫法不變MAFAxFAyMDFDxFDyFA固定鉸支座活動鉸支座固定端支座鏈桿式滑塊式地基傾斜影響約束力畫法（垂直于支承面）物體系統(tǒng)的受力圖物體受力

荷

載：主動力，已知的。約束反力：被動力，未知的。受力分析：分析物體都受哪些力，每個力的作用位置和方向畫受力圖步驟：（①取研究對象、②所有主動力、③所有約束力）3.按約束性質(zhì)畫出所有約束力1.取所要研究物體為研究對象（分離體），畫出其簡圖2.畫出所有主動力單個物體物體系統(tǒng)受力分析F1F2AB固定鉸支座活動鉸支座FAFA鉸鏈鏈桿式滑塊式FT

沿柔體軸線、背離物體柔索光滑接觸面FN

沿公法線、指向物體固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿鏈桿軸線垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy兩個正交力一個力偶MA兩個正交力一個力【例1】（物體系統(tǒng)）FNBFNCCD【例2】（物體系統(tǒng)）FCyFCxFDyFDxFCFDF’DW2W1FAyFAx二力構(gòu)件兩端鉸接，中間沒有任何力指出圖示結(jié)構(gòu)中的二力桿（桿自重不計）“兩端鉸接，中間沒有任何力”√√√√√√單個物體：物體系統(tǒng)是什么約束畫什么力反作用力問題沒有二力構(gòu)件：有一個二力構(gòu)件：都是二力構(gòu)件：先分析二力構(gòu)件分析節(jié)點畫受力分析圖總結(jié)FFEFBxFByF’BxF’ByFDFAxFAyFAxFAyFDFE練習1沒有二力構(gòu)件作用與反作用力CBFByFBxFCyFCxFBFCCAFF’CF