基本概念和物体受力分析

基本概念和物体受力分析第1页，共54页，2023年，2月20日，星期四

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基本概念

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静力学公理

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约束和约束力

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物体的受力分析

■练习和讨论第1章基本概念和物体受力分析第2页，共54页，2023年，2月20日，星期四刚体F´FF´F

■基本概念

1─刚体（实例）第3页，共54页，2023年，2月20日，星期四变形体F´F

■基本概念1

─刚体（变形体实例）第4页，共54页，2023年，2月20日，星期四刚体：在力作用下，大小、形状不变的物体。一个理想化的力学模型。静力学的研究对象。变形体则在材料力学等学科中研究。

■基本概念1

─刚体（定义）第5页，共54页，2023年，2月20日，星期四变形体对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件

■基本概念1

─刚体（区分）第6页，共54页，2023年，2月20日，星期四刚体研究塔吊不致倾倒，确定所需配重

■基本概念1─刚体（区分）第7页，共54页，2023年，2月20日，星期四表示。力系：作用于物体上的一群力。力的分类：集中力和分布力；主动力和被动力；外力和内力等。力：物体间相互的机械作用。力是矢量。F、表示。力：物体间相互的机械作用。力是矢量。F、表示。

■基本概念2─力（定义）第8页，共54页，2023年，2月20日，星期四集中力汽车通过轮胎作用在桥面上的力

concentratedforce

■基本概念2

─力（分类）第9页，共54页，2023年，2月20日，星期四分布力桥面板作用在钢梁的力distributedforce

■基本概念2

─力（分类）第10页，共54页，2023年，2月20日，星期四力的效应：外效应和内效应。即运动效应和变形效应。理论力学中只研究外效应。

■基本概念

2─力（效应）第11页，共54页，2023年，2月20日，星期四平衡：物体相对于惯性参考系保持静止或匀速直线运动。惯性参考系：地心参考系和日心参考系。

■基本概念3

─平衡第12页，共54页，2023年，2月20日，星期四公理1力的平形四边形法则

矢量表达式为:

■静力学公理力三角形法则第13页，共54页，2023年，2月20日，星期四■静力学公理一（思考）思考：图示刚体受5个共点力作用，如何合成？力多边形第14页，共54页，2023年，2月20日，星期四公理2二力平衡条件F1＝－F2■静力学公理二（二力杆）思考：如何定义二力杆？第15页，共54页，2023年，2月20日，星期四公理3加减平衡力系原理

在已知力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推理1力的可传性

作用在刚体上的力—滑动矢量

■静力学公理三（力的可传性）

第16页，共54页，2023年，2月20日，星期四推理1力的可传性:作用在刚体上的力可沿其作用线任意滑动。■静力学公理三（力的可传性）

思考：上图中两力沿其作用线滑动后是否等效？第17页，共54页，2023年，2月20日，星期四推理2三力平衡汇交定理

当刚体受到同平面内不平行的三力作用而平衡时，三力的作用线必汇交于一点。■静力学公理三（三力平衡汇交）

第18页，共54页，2023年，2月20日，星期四公理4作用与反作用定律

两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反，作用线沿同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。

■静力学公理四第19页，共54页，2023年，2月20日，星期四

变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将其刚化为刚体，其平衡状态保持不变。

公理5刚化公理■静力学公理四第20页，共54页，2023年，2月20日，星期四自由体非自由体■约束和约束力(自由体)·

自由体（非自由体）

：位移不受(受）限制的物体。第21页，共54页，2023年，2月20日，星期四约束(constraint)

：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。

约束力(constraintforce)或约束反力：约束作用于被约束物体上的力。约束力的方向总是和所能够阻碍的位移方向相反。■约束和约束力(定义)第22页，共54页，2023年，2月20日，星期四2柔性约束★常见约束类型和约束力特点1光滑接触面3光滑圆柱铰链4滚动支座5光滑球铰链6二力杆7固定端8其它第23页，共54页，2023年，2月20日，星期四1光滑接触面(Smoothsurface)（动画）第24页，共54页，2023年，2月20日，星期四1光滑接触面(Smoothsurface)（动画）光滑面约束反力特点：方向沿接触面公法线，指向物体。第25页，共54页，2023年，2月20日，星期四缆索柔束反力特点：方向沿索指向背离物体。2.柔性约束(Flexibleconstraint)第26页，共54页，2023年，2月20日，星期四3.光滑圆柱铰链约束(smoothcylindricalpin

)第27页，共54页，2023年，2月20日，星期四中间铰3.光滑圆柱铰链约束(中间铰)第28页，共54页，2023年，2月20日，星期四3.光滑圆柱铰链约束(反力特点)反力特点：用x和y方向的两个分力表示。第29页，共54页，2023年，2月20日，星期四向心（径向）轴承3.光滑圆柱铰链约束(向心轴承)第30页，共54页，2023年，2月20日，星期四4.滚动支座第31页，共54页，2023年，2月20日，星期四辊轴(rollersupport)

4.滚动（辊轴）支座（又称可动铰)第32页，共54页，2023年，2月20日，星期四5.球铰（链）(ball-socketjoint)第33页，共54页，2023年，2月20日，星期四6.二力杆（two-forcemember)二力杆：只有两处受力的平衡杆件。第34页，共54页，2023年，2月20日，星期四7.固定端(fixedends)第35页，共54页，2023年，2月20日，星期四8.止推轴承等第36页，共54页，2023年，2月20日，星期四8.止推轴承等第37页，共54页，2023年，2月20日，星期四例1画球受力图■物体的受力分析W第38页，共54页，2023年，2月20日，星期四取隔离体画受力图FRBFRAW例1第39页，共54页，2023年，2月20日，星期四例2画弯杆受力图第40页，共54页，2023年，2月20日，星期四取隔离体画受力图FRBFAxFAyF2F3F1例2第41页，共54页，2023年，2月20日，星期四

☆

选研究对象，取隔离体；

☆确定主动力或外加荷载；

☆根据约束性质确定约束力；

☆

注意协调关系。画受力图的步骤：■物体的受力分析（小结）第42页，共54页，2023年，2月20日，星期四例32.AB杆+BC杆受力图；1.画出圆盘的受力图；3.AB、BC杆受力图；第43页，共54页，2023年，2月20日，星期四圆盘的受力图WFR2FR1例3第44页，共54页，2023年，2月20日，星期四例3第45页，共54页，2023年，2月20日，星期四BC杆的受力图例3AB+BC杆的受力图第46页，共54页，2023年，2月20日，星期四FBx´FBy´FByFBx例3第47页，共54页，2023年，2月20日，星期四二力杆例3（简化）第48页，共54页，2023年，2月20日，星期四三力汇交FR1´FAFB

´例3（简化）第49页，共54页，2023年，2月20日，星期四BECABFD画BC、AB、整体的受力图（不计自重）■练习和讨论（练习1）第50页，共54页，2023年，2月20日，星期四练习2BECABFD画各杆的受力图P（不计自重）第51页，共54页，2023年，2月20日，星期四练习3画出AB、BC、AD、AC销钉A及整体受力图。未画重力的物体的重量均不计。第52页，