[工学]第一章静力学公理和物体的受力分析ppt课件

1、哈尔滨工业大学威海土木工程系哈尔滨工业大学威海土木工程系第第 1 章章 静力学公理和物体的受力分析静力学公理和物体的受力分析第一章第一章 静力学根本概念及受力分析静力学根本概念及受力分析假设一切力的作用线交于一点，那么该力系称为汇交力系假设一切力的作用线交于一点，那么该力系称为汇交力系 作用在物体上的一切力的作用线均相互平行，该力系称为作用在物体上的一切力的作用线均相互平行，该力系称为平行力系。平行力系。 定义定义假设两力系分别作用于同一物体而效应一样时，假设两力系分别作用于同一物体而效应一样时，那么这两力系称为等效能系那么这两力系称为等效能系. . 合力合力假设力系与一力等效，那么此力就称为

2、该力系假设力系与一力等效，那么此力就称为该力系的合力的合力 分力分力而力系中的各力，那么称为此合力的分力而力系中的各力，那么称为此合力的分力 为了便于寻求各种力系对于物体作用的总效应和为了便于寻求各种力系对于物体作用的总效应和力系的平衡条件，需求将力系进展简化，使其变换为力系的平衡条件，需求将力系进展简化，使其变换为另一个与其作用效应一样的简单力系。这种等效简化另一个与其作用效应一样的简单力系。这种等效简化力系的方法称为力系的简化。力系的方法称为力系的简化。1) 物体的受力分析物体的受力分析2) 力系的简化力系的简化3) 建立各种力系的平衡条件建立各种力系的平衡条件第一章第一章 静力学根本概念

3、及物体的受力分析静力学根本概念及物体的受力分析21RFFF二力构件二力构件只受两个力作用而平衡的构件，称为二力构件或二力杆只受两个力作用而平衡的构件，称为二力构件或二力杆? question 左边两个图中，那个左边两个图中，那个杆构件是二力构杆构件是二力构件？件？ 假设按如下图的受力情假设按如下图的受力情况，况，CB杆能不能坚持平杆能不能坚持平衡？衡？AB情况如何？是不是二力构件？情况如何？是不是二力构件？ 推理推理1：力的可传性：力的可传性2FFF1作用力与反作用力作用力与反作用力F F作用力和反作用力作用于作用力和反作用力作用于不同的物体不同的物体二力平衡情况下，两个力二力平衡情况下，两个

4、力作用的对象是同一个物体作用的对象是同一个物体第一章第一章 静力学根本概念及物体的受力分析静力学根本概念及物体的受力分析 自在体自在体: : 位移不受限制的物体位移不受限制的物体 非自在体非自在体: : 位移遭到限制的物体位移遭到限制的物体PF约束约束 对非自在体的某些位移起限制造用的周围物对非自在体的某些位移起限制造用的周围物体称为约束体称为约束 约束力约束力: : 约束对物体的作用称为约束力约束对物体的作用称为约束力 自动力自动力 载荷，重力，风力，压力，驱动力等载荷，重力，风力，压力，驱动力等 被动力被动力 约束反力约束反力 没有自动力作用，也就不会有被动力的存在，没有自动力作用，也就不

5、会有被动力的存在，没有自动力，也就不会有约束反力的存在。没有自动力，也就不会有约束反力的存在。 约束反力的大小通常是未知的约束反力的大小通常是未知的; ; 约束反力的方向总是和约束体所能阻止的运动方向约束反力的方向总是和约束体所能阻止的运动方向相反。相反。 力的作用点是刚体和约束相接触的点。力的作用点是刚体和约束相接触的点。(1) 具有光滑接触面的约束具有光滑接触面的约束(2) 柔索约束柔索约束(3) 光滑铰链约束光滑铰链约束(4) 其它约束其它约束自动力自动力约束反力的方向约束反力的方向: : 沿刚体和约束接触面的沿刚体和约束接触面的公法线方向公法线方向留意留意: :光滑接触面约束不光滑接触

6、面约束不思索摩擦的作用思索摩擦的作用. .约束反力约束反力我们用我们用 来表示光滑接触面上的约束反力来表示光滑接触面上的约束反力FTangent (切线切线) common normal(公法线公法线) common normal(公法线公法线) 这个问题中是不是光滑接触面约束？这个问题中是不是光滑接触面约束？APAFFPT2T1T2T1FAYAXAA轴AFAYAXAFA1 1、销钉、销钉 2 2、构件、构件 3 3、固定部分、固定部分CABCCABBA 销钉C销钉B销钉A固定在地面上的支架CABCABCABCACB普通不需思索销钉与哪边构造固连销钉与右边构造固连YAXAYBXB销钉与左边构造

7、固连A B CYAXAYCXCYBXBYCXCYAXAYCXCYBXBYCXCYAXAYCXCYBXBYCXC 销钉所受的约束力销钉所受的约束力CBCAYAXAYC1XC1YBXBYC2XC2XC1YC1XC2YC2CYAXAYC1XC1YBXBYC2XC2XC1YC1XC2YC2CYAXAYC1XC1YBXBYC2XC2XC1YC1XC2YC2CFxFzFyFxFzFy小结 1-1 静力学公理静力学公理 公理公理1 力的平行四变形法那么力的平行四变形法那么 公理公理2 二力平衡条件二力平衡条件 公理公理3 加减平衡力系原理加减平衡力系原理 推理推理1 力的可传送性力的可传送性 推理推理2 三

8、力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 公理公理4 作用与反作用定理作用与反作用定理 公理公理5 刚化原理刚化原理 1-2 约束与约束力约束与约束力 1 具有光滑接触阐明的约束具有光滑接触阐明的约束 2 由柔性的绳索、链条或胶带等构成的约束由柔性的绳索、链条或胶带等构成的约束 3 光滑铰链约束光滑铰链约束 1向心轴承向心轴承 2圆柱铰链和固定铰链支座圆柱铰链和固定铰链支座 4 其他约束其他约束 1滚动支座滚动支座 2球铰链球铰链 3止推轴承止推轴承 小结续)第一章第一章 静力学公理及物体的受力分析静力学公理及物体的受力分析1-3 物体的受力分析物体的受力分析选择研讨对象整体或部分选择研讨对象整体或部分

9、将选择的研讨对象从系统中分别出来，构成没将选择的研讨对象从系统中分别出来，构成没有约束的自在体研讨对象，也叫脱离体。有约束的自在体研讨对象，也叫脱离体。画上自动力画上自动力根据约束的性质画上相应的约束反力。根据约束的性质画上相应的约束反力。1-3 物体的受力分析物体的受力分析Step 1 选择石碾作为研讨对象选择石碾作为研讨对象Step 2 将石碾从系统中脱离出来将石碾从系统中脱离出来Step 3 画自动力画自动力Step 4 画约束反力画约束反力BAFAFBpFBAF画出梁画出梁AB的受力图的受力图1-3 物体的受力分析物体的受力分析Part D 物体的受力分析物体的受力分析 解解 Step

10、 1 选择选择AB作为研讨对象作为研讨对象Step 2 将将AB从系统中脱离出来从系统中脱离出来Step 3 画自动力画自动力Step 4 画约束反力画约束反力Part D 物体的受力分析物体的受力分析画出梁画出梁AB的受力图的受力图 实践上固定铰实践上固定铰A处的反力方向是可以确定的处的反力方向是可以确定的1-3 物体的受力分析物体的受力分析PqYAXANBqABCABCPqYAXANBPqYAXANBP q A BBADQPCDABCDQFDYAXAPFDFCFDFCFDYAXAPQFDFCFDYAXAPPQ D A见后续CDFDFCDCFDFCFDFCFDFCFDFCFDFC 画出图示构

11、造整体和各个部件的受力分析图画出图示构造整体和各个部件的受力分析图F画出整体构造的受力分析图画出整体构造的受力分析图 能够实践的约束反能够实践的约束反力方向和画出来的力方向和画出来的相反。在定量计算相反。在定量计算中，假设算出的反中，假设算出的反力值为负值，那么力值为负值，那么实践的约束反力和实践的约束反力和预先画出的反力方预先画出的反力方向相反。向相反。FF画出部件画出部件AC和和CB的受力分析图的受力分析图 留意留意: 部件受力图上的反力方向应和整体受部件受力图上的反力方向应和整体受力图上同一位置的反力方向一致。力图上同一位置的反力方向一致。作用力和反作用力作用力和反作用力FF仔细研讨部件

12、仔细研讨部件CBBC 杆是杆是 二力构件二力构件 我们可以经过二力构件的特点来判别构件能否为二力构件我们可以经过二力构件的特点来判别构件能否为二力构件1 1 构件的两端普通为铰支构件的两端普通为铰支. .2 2 在构件上除了两端铰支以外，中间部分不受自动力的作在构件上除了两端铰支以外，中间部分不受自动力的作用。用。FFFAFAF例题例题16 ： 图示为不计自重的三铰刚架，试分别画出刚图示为不计自重的三铰刚架，试分别画出刚架架AC、刚架、刚架CB及整体的受力图。及整体的受力图。CABPQCBACFBYAXAPQ见后续Q P C B AFCFCYAXAPQFBFCFCFBFCFCYAXAPQACC

13、BXCYCXCYCFBYAXAPQYBXB见后续FBXCYCXCYCYAXAXCYCXCYCYAXAFBFBQ P A C BFBXC1YC1CBACYAXAPQYBXB见后续FCFCXC1YC1FBXC1YC1YAXAFCFCXC1YC1XC1YC1YAXAFBFCFCCABPQYAXAFBYBXBFB 画出图示构造的整体画出图示构造的整体和各个部分的受力分和各个部分的受力分析图析图. .画出整体的受力分析图画出整体的受力分析图画出画出AB和和BC部分的受力分析图部分的受力分析图 如下图，画出整体构造如下图，画出整体构造及各个部分的受力分析及各个部分的受力分析图，假设各杆的重力不图，假设各杆的重力不计，并没有摩擦。计，并没有摩擦。q 为均为均布载荷布载荷 ,单位单位 N/m.画出整体受力分析图画出整体受力分析图画出画出 ADH的受力分析图的受力分析图 Part D 物体的受力分析物体的受力分析画出画出 CDE的受力分析图的受力分析图 画出画出HEB的受的受力分析图力分析图Part D 物体的受力分析物体的受力分析 不要少画力，自动力和约束力都要画上不要少画力，自动力和约束力都要画上 . 不要多画力不要多画力. 受力图上不应存在约束受力图上不应存在约束. 受力图上只画外力