工程力学与材料力学第一章 静力学基本概念与物体受力

第一篇静力学第一章静力学基本概念与物体受力分析理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学

静力学：研究受力物体在力系作用下的平衡运动学：从几何角度研究物体的运动动力学：研究受力物体的运动与作用力之间的关系静力学主要研究：物体的受力分析；力系的简化；力系的平衡条件§1-1静力学基本概念1.

变形体与刚体刚体：在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。刚体是抽象化的力学模型。理论力学研究的物体都是刚体。变形体：

任何物体在力的作用下都要产生变形变形体刚体

实际物体能否简化为刚体，主要取决于所研究问题的性质。2.力的概念作用方式：直接接触作用；如压力、摩擦力等。

间接作用;如磁场、电场、重力场等。作用效应：运动效应:(外效应)变形效应:(内效应)使物体的机械运动发生变化。使物体发生变形。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。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FF0可用一矢量表示FF=

FF0力的单位：N（牛顿）、kN（千牛）力的分类:按作用力分布的面积:集中力:力的作用集中于一点；分布力:物体间的作用力分布在一定的面积或体积上。指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动。平衡条件：平衡：

使刚体处于平衡状态时，力系所满足的一定条件。3.平衡的概念力系的分类：

按力系中各力作用线在空间的位置分布，将力系进行分类：平面力系空间力系汇交力系平行力系任意力系力系：作用在物体上的一组力平衡力系：一个作用于刚体而使其保持平衡的力系

4.力系的概念

5.力系等效的概念：

两个不同的力系，如果对同一物体产生相同的外效应，则称该两力系相互等效。说明：理论力学中，力系等效只要求外效应相同。ABAB2FFF基本栗概念力用系——作用升于同信一物催体或效物体壁系上秩的一婚群力震。等效赢力系——对物斗体的供作用站效果膝相同植的两串个力拳系。平衡话力系——能使断刚体酿维持贺平衡湖的力犯系。分厦力——一个过力等奴效于推一个蜘力系役，则姜力系灶中的孟各力称置为这暴个力疾（合吨力）眼的分穷力。合效力——能和次一个本力系段等效蚊的一烦个力卖。§1喇-2静力例学公花理公理显是人担们在粘生活蜘和生抓产实品践中森长期生积累亲的经扶验总华结，虫又经漂过实强践反爸复检窜验，洪是符台合客岛观实野际的贷最普颤遍、塞最一乔般的痛规律此。静力南学公扣理是纤静力装学中极已被欢实践盏反复亲证实溜并被昆认为牲无须谣再证往明的搏真理夕。它吐们是催研究凑静力刻学的肤理论满基础兆。公理菜一侮二泛力平鞭衡公遍理作用突于刚体上的客两个月力，困使刚追体保魔持平奴衡的凭充要铸条件艇是：沿这两的个力极的大赢小相降等，巨方向酷相反限，且坊在同间一直讨线上愧。F1F2AB注意过：公理口对于族刚体毫的平区衡是摇充要惰条件嘴，而列对变灰形体仅妨为平璃衡的厕必要罚条件捆。F1=F2在两国个力描作用裂下处备于平磁衡的美构件揭称为绒二力辫构件显。二力布构件:公理搁二聪加横减平报衡力适系公贯理在已宋知力娇系上身加上竖或减乔去任野意的委平衡肿力系隆，并窗不改革变原耍力系联对于刚体的作掘用。若作卫用在床刚体市上的积力系洪可由肆另一墨力系剥代替而猛不改胜变它毒对刚符体的饥效应蜜，则净称这撇两个力坡系为挺等效甚力系血。等效仓力系偷：加减疫平衡格力系奔原理阴：推论僻一力的贡可传变性作用巴于刚体上某航点的城力，肚可以冲沿着级它的活作用达线移霜到刚饥体内抗任意痰一点愚，并封不改太变该侦力对晃刚体咐的作捉用。AFABFF1

F2BAF2作用仗于刚扔体上符的力——滑动歪矢量力的裕三要歌素为大小密、方苦向和乎作用密线。注意完：力的域可传勺性对辞于变猛形体鹊并不旨适用蚁。例如辅：FF

PP公理吸三布力稍的平碧行四亩边形倾法则F1F2FRFRAF1F2FR=F1+F2作用老在物佣体上继同一紧点的咏两个概力,可以滑合成言为一胆个合钓力。设合力幼的作部用点大也在保该点奶，合顾力的麻大小损和方球向，如由这骑两个誓力为焰边构巩成的约平行搁四边角形的伏对角萌线确织定。A力三步角形鞭法推论价二买三切力平贯衡汇尊交定镜理作用贯于刚体上三购个相勤互平笛衡的馒力，绝若其馆中两劣个力国的作泥用线赏汇交尼于一斧点，泳则此骗三力偏必在仿同一辜平面碎内，变且第独三个底力的摊作用领线通饮过汇虑交点武。F1FF2A=证明茄：F1F2F3A3AA2A1推论畏二新三酿力平视衡汇妖交定盘理作用泽于刚体上三狱个相悄互平永衡的捷力，摊若其盾中两践个力踏的作很用线疲汇交筑于一兔点，圈则此旬三力花必在箱同一有平面施内，骗且第殊三个践力的猫作用未线通俘过汇题交点豪。FA=证明金：F1F2F3A3AA2A1F3A3公理请四作用四与反轨作用筹定律作用带力和亭反作陶用力务总是斜同时跃存在张，两史力的崇大小县相等赌、方黄向相繁反，丝式沿着罚同一卡直线食，分羊别作塘用在润两个崖相互留作用袭的物名体上圈。注意纽奉：在画袖物体栋受力边图时夕要注场意此白公理灶的应腐用．公理草五刚化矿原理柔性倾体（伴受拉碌力平摸衡）刚化陆为刚断体（铅仍平勾衡）反之治不一拦定成翻立，愤因对凳刚体租平衡办的充岭分必伶要条炉件，宜对变啊形体宏是必惊要的恳但非杨充分披的．刚体盖（受奏压平理衡）柔性邻体（楚受压月不能辩平衡免）若变爬形体桥在某愈个力父系的期作用伐下处使于平巴衡状书态，辞则将蓬此物裤体视购为刚会体（刚化）时犹其平循衡状满态不抬受影输响。§1站-3约束件和约碎束力自由掩体——位移问不受沃限制匆的物闪体非自逢由体——位移愈受到脂某些砖限制弦的物衬体约束——由周劈燕围物场体所铲构成窃的、但限制欢非自艘由体觉位移的条池件约束壁力的站方向拾必与叨该约续束所辆能够裹阻碍基的位嘴移方谎向相椒反，惭大小叼通常愈是未崖知的宇。约束吐力——约束供对非农自由肿体施念加的啊力主动葬力——约束薪力以僵外的词力AG几点充说明秆：1、约虑束反羽力产产生的姓原因2、主纷动力岗与约锻束反包力的庄关系析：（1）主动告力：能使史物体僚运动栗或有肯运动易趋势钩的力排，如叙重力拢、施加的躺力。3、约称束反饺力三要遭素：（2）约束草反力庭：由主杰动力毕引起关，并困随主肃动力炊的改朝变而草改变鸦。主动员力可棚独立早存在台，而闪反力宾必须绿依赖目于一咳定的伞主动所力。（3）一仇般情赌况下辣，主蛇动力吧是给躲定的勤，约吸束反缎力是促待求苹的。作用放点：约束际与被浆约束竟物体币相互庄接触接处。方向肾：与约图束所果能限浙制的寻运动羊的方雾向相活反。大小畜：根据点主动靠力及揪平衡傲条件毕求出秃。工程恳中常智见的壳几类冲约束1.柔性职体约师束绳索皮带——链条AAFA反力特征:方位:沿柔性体轴线指向:背离物体(受拉)约束刚特征:只限挪制物摊体沿叼柔性减体伸冒长方雹向的挪运动反力特征:方位:沿柔性体轴线指向:背离物体(受拉)约束圆特征:只限宾制物途体沿迅柔性币体伸笑长方闹向的锈运动F1F22.光滑吸接触左面约薯束凸轮传动约束企特征刮：只限品制物畏体沿徒公法丹线趋歼向于惠支承逐面方坟向的队运动反力特征决：方位:沿接触处的公法线指向:指向物体（物体受压）3.光滑斩圆柱碧铰链限约束约束特征：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)ABABF固定营铰链孝或铰已支座FyFxF铰活支狼铰链限或中茂间铰销钉ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB4.辊轴愚铰链僚支座泡（可凡动铰赛链支召座）约束降特征辽：只限误制垂与直于救支承规面方徒向的瓦运动延。约束谣反力己特征堂：方位：通过销钉中心，垂直于支承面指向：指向待定（常假定）辊轴铰链栽支座胜约束伯符号回及反筹力表洒示辊轴约束简化符号辊轴约束反力表示固定稻铰链辞支座喇和辊兼轴支望座实衔例固定岁铰链绍支座辊轴铁支座5.双铰补链刚荒杆约恭束（般链杆纳约束稍）链杆:①两端用光滑铰链与其它物体连接的刚杆②不计自重③杆上无其它主动力作用链杆约束节特征考：只限制量物体危沿杆锡轴线庸方向平的运脏动。约束愤反力文特征趁：方位：沿链杆的轴线方向(或两铰链的连线方向)指向：指向不定(通常假定)链杆约束简图链杆约束反力链杆——二力束杆FAFBACB二力孕构件补（二卫力杆刚）ABCABABFAFB受力雪图正骄确吗?CABABFAFBCBDAABFBFA物体郑的受视力分棒析：确定词物体倚受了曾几个定力，塞每个滔力的伪作用悔位置像和力窑的作兽用方老向。受力抄图：利施力辟物体皮对研捉究对伍象的太所有歼作用蛋力的触简图§1失-4物体春的受匙力分茂析和搬受力撑图1.取分多离体立。2.画出惠对象孝所受邮的全弹部主违动力织。3.在存巷在约全束的观地方喝，按糊约束逼类型玩逐一略画出州约束反力眨。受力栋图的役画法暴步骤披：ABCPACBFAFNBP例1重P的均搂质圆帮轮在推边缘A点用我绳系匹住，四圆轮迅边缘B点靠窄在光煤滑的掘墙面绪上。墙试画说出圆存轮的箩受力慰图。FBFFCBACBACBAFBFFAFAxFAy例2试画香出梁AB的受苏力图淘。BAPCCBACPFCFBFAFC′FBFAxFAy例3试分驰别画否出左扇、右标拱及丢整体西的受校力图车。FAxFAyPACFC′FAxFAyFEFBFDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例4试分暖别画遵出每侄个物洪体及肠整体泥的受裳力图。CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFA例5图示耽机构中中，倒当销应钉C附于BC杆时跪，试丧分别鼻画出予各杆晒及整塔体的带受力池图。FDxFDyFAxFAyOCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例6试分饥别画果出每也个物通体及谜整体不的受价力图躁。FBxFByF