静力学公理和物体的受力分析课件

1、 刚体和力的概念 静力学公理 约束和约束反力 物体的受力分析和受力图第1章 静力学公理和物体的受力分析1-1 刚体和力的概念 1. 刚体的概念刚体是抽象化的力学模型理论力学研究的物体都是刚体刚体力学静力学刚体静力学 在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。 2. 力的概念 力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。作用效应（1）外效应：使物体的运动状态发生改变。（2）内效应：使物体发生变形。力的三要素及其表示：力的作用线AF（1）力的大小，（2）力的方向，（3）力的作用点。力的三要素：（定位矢量或固定矢量）FF0可用一矢量表示FF = F F0力的单位N（牛顿

2、）、kN（千牛） 公理1 力的平行四边形规则 F1F2FRFROF1F2FR=F1+ F2 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。1-2 静力学公理A 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充要条件是： 这两个力的大小相等，方向相反，且在同一直线上。F1F2 公理2 二力平衡条件 ABF1= F2 公理3 加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用 。 推理1 力的可传性 作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。AF

3、ABFF1 F2BAF2 作用于刚体上的力 滑动矢量 推理2 三力平衡汇交定理 作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且 第三个力的作用线通过汇交点。CBOAF3F1F2F1F2F12公理4 作用与反作用定律 作用力和反作用力总是同时存在，两力的小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。公理5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。1-3 约束和约束反力自 由 体 位移不受限制的物体。非自由体 位移受到限制的物体。 约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周 围物体称为约束。 约

4、束反力约束对非自由体施加的反作用力约束反力1-3 约束和约束反力1.大小：未知。2.方向：与该约束所能阻碍的被约束体的自由运动 方向相反。3.作用点：在接触处。 约束反力约束对非自由体施加的反作用力约束反力 约束反力的三要素工程中常见的几类 约束1. 具有光滑接触表面的约束齿轮传动凸轮传动 约束特征： 只限制物体沿公法线趋向于支承面方向的运动 反力特征：方位：沿接触处的公法线指向：指向物体（物体受压）ABCFNAFNBFNCFRFR绳索皮带链条2.柔性体约束AAFA反力特征:方位：沿柔性体轴线指向：背离物体（受拉）只限制物体沿柔性体伸长方向的运动约束特征：固定铰链或铰支座3. 光滑圆柱形铰链约

5、束 约束特征：只限制物体沿圆柱形径向的运动。不限制其轴向和绕轴的转动运动。属光滑面约束FR 约束反力特征：方位沿销钉的径向指向指向不定（假定两互相垂直分量）FRFxFy铰活支铰链或中间铰销 钉ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB圆柱形铰链约束符号及反力表示（2）中间铰链简图：中间铰链反力：向心轴承约束反力被约束体约束体（1）固定铰链简图（铰链支座）：固定铰链反力：4. 辊轴铰链支座（可动铰链支座） 约束特征： 只限制垂直于支承面方向的运动。 约束反力特征：方位：指向：通过销钉中心，垂直于支承面指向待定（常假定） 辊轴铰链支座约束符号及反力表示辊轴约束简化符号辊轴约束反力表示5. 双铰

6、链刚杆连杆（链杆约束）链杆： 两端用光滑铰链与其它物体连接的刚杆； 不计自重； 杆上无其它主动力作用。链杆 约束的特点：只限制物体沿杆轴线方向的运动。 约束反力的特点：方位：指向：沿链杆的轴线方向（或两铰链的连线方向）；指向不定（通常假定）。链杆约束简图链杆约束反力链杆 二力杆DCDCBAFCFDFCFDABCP？请问AC、BC杆是否为二力杆1-4 物体的受力分析和受力图 物体的受力分析确定物体受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方向。 主动力与被动力主动力：促使物体运动或有运动趋势的力，其大小和方向都已知。如重力、水压力等。被动力：由主动力引起并随其变化的力，其大小和方向都未知。如约束反力

7、。受力图施力物体对研究对象的所有作用力的简图。ABCPACBFAFNBFBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAyP例 题 1例 题 2BAPCCBACPFCFBFAFCFBFAxFAy 图示三角拱桥，由左、右两拱铰接而成。设各拱自重不计，在左拱上作用有载荷P。试分别画出左、右拱及整体的受力图。例 题 3FAxFAyPACFCFAxFAyTEFBTDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例 题 4试分别画出每个物体及整体的受力图。CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFA例 题 5 图示机构中，当销钉C附于BC杆时，试分别画出各杆及整体的受力图。FDxFDyFAxFAyOCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例 题 6试分别画出每个物体及整体的受力图。FBxFByFOxFOy 画受力图的步骤和注意事项（1）步骤 确定研究对象 取分离体 分析受力切不可单凭主观臆想推测或简单地根据主动力的方向去推想约束反力的方向 画受力图（2）几点注意