工程力学(静力学与材料力学)(第2版)教学课件第1章-静力学基础

第一章静力学基础§1

静力学基本概念§2

工程力学简介§3

约束与约束力§4

几种典型约束§5

受力图1§1

静力学基本概念力的定义：物体间的相互机械作用。力的作用效应

内效应:物体的形状或尺寸发生改变即变形。外效应:物体运动状态发生改变。力的三要素

力的大小、方向与作用点力是矢量,一般用黑体字表示,其模用白体字表示力的概念大小：相互机械作用的强度方向：力的作用方位与指向作用点：力的作用部位2刚体平衡

力作用下形状与尺寸均不改变的物体，称为刚体。

如果物体的变形不大，或变形对于所研究的问题影响不大，即可将物体抽象为刚体。

物体相对于地面（惯性参考系）处于静止或作匀速直线远动的状态，称为平衡。它是物体远动的一种特殊形式。

等效力系:对同一刚体产生相同作用效应的两力系力系定义：作用在同一物体上的一组力合力与分力:

与一个力系等效的力，称之为合力，而该力系各力则为该合力的分力力系3平衡力系:作用于刚体并使其保持平衡的力系力系简化:

将作用在刚体上的复杂力系替换为与其等效的简单力系的过程力系(续)平面与空间力系:各力作用线均位于同一平面的力系称为平面力系，否则称为空间力系汇交与平行力系:各力作用线汇交于同一点的力系称为汇交力系,各力作用线互相平行的力系称为平行力系力偶系:作用在同一物体上的一组力偶4§2

工程力学简介静力学

研究物体（主要是刚体）平衡规律的科学,包括物体受力分析、力系简化与力系的平衡条件。

工程力学包括静力学与材料力学两部分。材料力学

研究工程零构件（主要是杆件）的变形与失效规律的科学,包括强度失效、刚度失效与稳定性失效。强度失效-破坏;刚度失效-变形过大;稳定性失效-丧失原有平衡形式。

工程力学主要研究工程零构件的受力、强度、刚度与稳定性的基本理论与分析方法。5§3

约束与约束力自由体：可以在空间自由运动的物体非自由体：某些方向的位移受到限制的物体6约束：使非自由体某些位移受到一定限制的条件。约束体：对非自由体构成约束的物体。列车是非自由体铁轨是约束体约束力：约束体作用于非自由体的力。

约束力的方向，与所约束位移的方向相反。铁轨作用在车轮上的力是约束力主动力：作用在物体上的非约束力。作用在列车上的重力是主动力7§4

几种典型约束柔索，光滑面，圆柱状铰链，球状铰链，链杆，固定端柔索约束：限制物体沿柔索伸长方向的位移。绳索、链条与胶带等柔性带状物,不抗压,不抗弯约束力：沿柔索中心线、指向背离所连接物体的拉力8摩擦力可忽略不计的面约束，称为光滑面约束。光滑面约束约束：限制物体接触点沿公法线且指向约束方向的位移

约束力：沿公法线方向指向被约束的物体9光滑圆柱类铰链1.铰链物体间圆柱形孔销连接,简称铰链,摩擦力一般忽略不计.

约束：限制物体受约束处垂直销钉轴线方位的线位移约束力：作用线通过且垂直销钉轴线的力F,也可用互垂分力Fx与Fy表示10光滑圆柱类铰链2.固定铰支将铰链用于物体与支承物之间构成的约束,称为固定铰链支座,简称固定铰支。约束：限制物体受约束处垂直销钉轴线方位的线位移约束力：作用线通过且垂直销钉轴线的力，也可用互垂分力Fx与Fy表示11光滑圆柱类铰链3.活动铰支

可沿固定支承平面滚动的铰链支座，称为活动铰链支座，简称活动铰支。

约束：仅限制物体受约束处垂直于支承平面的线位移约束力：作用线垂直于支承平面并指向被连接物12光滑圆柱类铰链4.径向轴承5.止推轴承13光滑球铰链由光滑球与球窝构成的约束,称为球铰。约束：限制球心在三维空间任意方向的线位移约束力：约束力通过球心,并可指向空间任一方向，通常用过球心的三个互垂分力Fx，Fy与Fz表示

14链杆约束两端均为光滑铰链的刚性连接杆，称为链杆。

约束：两端铰链中心沿其连线方位无相对线位移约束力：作用在两铰链上的力，沿铰链连线，等值、反向。

链杆本身重量一般忽略不计,所以属于二力杆,可以是直杆或曲杆。

仅承受两个力且处于平衡状态的构件，称为二力构件或二力杆。二力作用下的刚体，平衡的必要充分条件是二力等值、反向与共线，称为二力平衡原理。15§5

受力图

1.将圆轮单独画出。实例分析

图示重为W的圆轮，A点由绳AB系住，D点靠在光滑曲面上。试问圆轮受哪些力。2.

重心C，作用重力W，主动力。3.连接点A，绳索约束，拉力FA，沿绳索AB

。4.

接触点D，光滑面约束，压力FD，沿公法线。161.选择研究对象，并画其分离体图；表示分离体及其上所受全部主动力与约束力的简图，称为受力图。

为了研究平衡或运动被选择的物体，称为研究对象。解除约束后的物体，称为分离体。受力分析的几个概念画受力图的步骤与要点2.在分离体上，画作用其上的主动力；

3.在分离体的每个被约束处，画相应约束力。

17刚体系受力图经适当连接由若干刚体组成的系统，称为刚体系。

由系外物体作用于系内刚体上的力,称为外力；系内刚体间的相互作用力,称为内力，内力总是成对出现。

图示结构，由杆AC，BC与DE组成,各杆重量忽略不计