物体的受力分析（工程力学课件）

静力学基本概念

刚体指在外界任何力的作用下，形状和大小都始终保持不变的物体。——理想化的力学模型理论力学：物体→刚体

（静力学又称为刚体静力学）材料力学：物体→变形体力（1）力的产生途径（2）力的效应（3）力的三要素

标量：只有大小

矢量：既有大小，又有方向

定位矢量：有大小、方向、还有确定始端（终端）①直接接触②“场”①运动效应②变形效应①大小②方向③作用点物体间的相互机械作用方位和指向竖直向上竖直向下“踢足球”平衡处于静止或匀速直线运动状态物体在力系作用下，相对于地球匀速上滑、匀速下滑集中力、分布力力在物体上的作用范围集中力

单位：

N、kN；

线分布力

单位：N/m、kN/m面分布力

单位：N/m2、kN/m2；集度ABF相关概念：力系、平衡力系、等效力系、合力、分力灯管房顶力系平衡力系由各分力求合力的过程叫作力的合成一个力与一个力系等效，这个力称为该力系合力该力系中的每一个力称为此合力的分力由合力求分力的过程叫作力的分解等效力系空间问题平面问题忽略屋架厚度竖向荷载、侧向风荷载、支座反力都处于屋架平面内结构及其承受的荷载具有共同对称面

静力学基本公理公理4

作用和反作用定律推论2三力平衡汇交定理推论1力的可传性公理2加减平衡力系原理公理1

二力平衡公理公理3

力的平行四边形法则静力学公理静力学全部理论的基础公理1：二力平衡公理（刚体）“二力构件”最简单的平衡力系！充分刚体、两个力、平衡等值、反向、共线必要公理2：加减平衡力系公理（刚体）

在作用于刚体上的任意力系上，增加或减少任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应。二力平衡——最简单的一种平衡力系FWF1F2推论1：力的可传性原理推论1：力的可传性原理（刚体）AFBF1F2物体—“定位矢量”刚体—“滑移矢量”公理3：平行四边形法则（物体）物体、同一点、两个力F1AF2FRF1F2FR“三角形法则”“多边形法则”F1F2F3F4FR推论2：三力平衡汇交定理（刚体）F2BF3CAF1DF1F2F12则

第三个力的作用线也通过该汇交点，且

此三力的作用线在同一平面内。①刚体在三个力作用下处于平衡状态，②若其中两个力的作用线汇交于一点，公理4：力的作用与反作用定律

（物体）两物体等值、反向、共线FNF’N约束和约束反力自由体非自由体大小：方向：作用点：待定?

计算！方位、指向接触处约束：对非自由体的位移起限制作用的物体.约束力：约束对非自由体的作用力．FT（飞机）（火车）物体受力①

荷载：主动力，已知的√②

约束反力：被动力，未知的？FTFAxFAyMAWFN小球绳子1.柔索约束WFT具体形式约束特点约束反力沿柔体轴线、背离物体。拉力，用F或FT表示（一个方向确定的力）绳索、皮带、链条等限制物体沿柔体伸长方向的运动FAxFAy×改错题绳子只能是拉力！2.光滑接触面约束（一个方向确定的力）具体形式约束特点约束反力沿公法线、指向被约束物体FNFNFN限制物体沿接触处公法线而趋向于支承面的运动（a）接触面为平面（b）接触面为圆弧面τn接触面为非圆弧曲面FN2.光滑接触面约束FNBFNCFNA×

两个相互接触的物体中，

有一个为尖角点接触时，约束反力沿另一物体的法线3.光滑圆柱铰链约束（铰链、销钉）约束特点能转动，不能水平移动，不能竖直移动约束反力两个相互垂直的力Fx和Fy，指向待定。FNFN3.光滑圆柱铰链约束（铰链、销钉）(含销钉)(孔)把结构与基础联结起来的装置。

支座固定铰支座活动铰支座固定端支座4.固定铰支座约束特点约束反力两个相互垂直的约束反力Fx和Fy，指向待定。只能绕铰接点转动，不能水平移动，也不能竖直移动5.活动铰支座约束特点约束反力垂直于支承面，指向待定。（滑块式）链杆式：沿链杆轴线，指向待定。能绕铰接点转动，能水平移动，不能竖直移动一个力，滑块式：（链杆式）FAFA6.固定端支座一个力偶M，转向待定。约束反力两个相互垂直的力Fx和Fy，指向待定。约束特点不能水平移动，不能竖直移动，也不能转动MAFAxFAyMAFAxFAy固定端支座固定铰支座可动铰支座固定端支座FA固定铰支座活动铰支座FAFA铰链链杆式滑块式FT

沿柔体轴线、背离物体柔索光滑接触面FN

沿公法线、指向物体固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿链杆轴线垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy两个正交力一个力偶MA两个正交力一个力单个物体的受力图物体受力

荷

载：主动力，已知的。约束反力：被动力，未知的。受力分析：分析物体都受哪些力，每个力的作用位置和方向画受力图步骤：（①取研究对象、②所有主动力、③所有约束力）3.按约束性质画出所有约束力1.取所要研究物体为研究对象（分离体），画出其简图2.画出所有主动力固定铰支座活动铰支座FAFA铰链链杆式滑块式FT

沿柔体轴线、背离物体柔索光滑接触面FN

沿公法线、指向物体固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿链杆轴线垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy两个正交力一个力偶MA两个正交力一个力单个物体物体系统受力分析F1F2AB【例1】（单个物体）WFTFNO三力汇交!绳子光滑接触面练习FNAFNB

两个相互接触的物体中，

有一个为尖角点接触时，约束反力沿另一物体的法线【例2】（单个物体）FABFBFAyFAxFABFBFA三力汇交!固定铰支座活动铰支座ABF2F1FBFAxFAy练习ABFFBFAxFAyFAxFAy【例3】（单个物体）F1F1F2ABABF2MBFByFBx固定端ABF1F2FAxFAyMA练习单个物体画受力图F1F2AB固定端固定铰支座活动铰支座绳子光滑接触面物体系统的受力图物体受力

荷

载：主动力，已知的。约束反力：被动力，未知的。受力分析：分析物体都受哪些力，每个力的作用位置和方向画受力图步骤：（①取研究对象、②所有主动力、③所有约束力）3.按约束性质画出所有约束力1.取所要研究物体为研究对象（分离体），画出其简图2.画出所有主动力单个物体物体系统受力分析F1F2AB固定铰支座活动铰支座FAFA铰链链杆式滑块式FT

沿柔体轴线、背离物体柔索光滑接触面FN

沿公法线、指向物体固定端指向待定(2)(1)(3)(5)(4)(6)沿链杆轴线垂直于支承面AAFAyFAxAFAxFAy两个正交力一个力偶MA两个正交力一个力【例1】（物体系统）FNBFNCCD【例2】（物体系统）FCyFCxFDyFDxFCFDF’DW2W1FAyFAx二力构件两端铰接，中间没有任何力指出图示结构中的二力杆（杆自重不计）“两端铰接，中间没有任何力”√√√√√√单个物体：物体系统是什么约束画什么力反作用力问题没有二力构件：有一个二力构件：都是二力构件：先分析二力构件分析节点画受力分析图总结FFEFBxFByF’BxF’ByFDFAxFAyFAxFAyFDFE练习1没有二力构件作用与反作用力CBFByFBxFCyFCxFBFCCAFF’CFAyFAx练习2有一个二