工程力学01静力学基本概念与物体受力分析

1,,第一篇 静力学,,,工程力学,,2,静力学主要研究 物体的受力分析； 力系的简化； 力系的平衡条件及其应用,引 言,静力学是研究物体在力系莋用下平衡规律的科学。,3,第一章 静力学基本概念 与物体的受力分析,4,1–1 静力学的基本概念 1–2 约束与约束力 1–3 物体的受力分析与受力图,第一章 靜力学公理与物体的受力分析,,,,,静力学,,第一章 静力学基本概念与物体的受力分析,1-1 静力学基本概念,,,是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态,一.刚体,就是在力的作用下，大小和形状都不变的 物体（即刚体内部任意两点间的距离保持不变）,二.平衡,,三、力和力系的概念,1．力的定义,2. 力的效应 ①运动效应外效应 ②变形效应内效应。,3. 力的三要素大小方向，作用点,力是物体间的相互机械作用,静力学,,,,,7,靜力学,,,,,载荷集度（分布力作用的强度）单位面积上力的大小 q（N/cm2）,5.力的单位 国际单位制牛顿N ； 千牛顿kN,6.力系是指作用在物体上的一群力。,平衡仂系 物体在力系作用下处于平衡我们称这个力系为平衡力系。,7.等效力系 如果两个力系分别作由于同一物体其效应相同则这两个力系称為等效力系。,静力学,,,,合力若一个力和一个力系等效则称这个力是这个力系 的合力,力系简化对一个复杂力系求与其等效的简单力系的过程。,8.力系分类,9,静力学,,,1-2 约束与约束力,,,一、概念,位移不受限制的物体叫自由体,自由体,位移受限制的物体叫非自由体。,非自由体,,约束力约束作用於非自由体上的力称为约束力,约束对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。,（这里约束是名词，而不是动词的约束）,10,靜力学,①大小常常是未知的； ②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； ③作用点在物体与约束相接触的那一点。,,,约束力特点,G,,11,静力学,,②、约束类型和确定约束反力方向的方法,1. 柔索由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束,,,绳索类只能受拉约束反力作用在接触点，方向沿绳索背离物体,12,静力学,,约束反力作用在接触点处，方向沿公法线指向受力物体。,2.光滑支承 光滑指摩擦不计,,,13,静力学,,3. 光滑圆柱铰链,,,,固定铰 中间鉸 滑动（径向）轴承 二力构件（二力杆）,14,静力学,,①固定铰支座,,,15,静力学,,固定铰支座,,,16,静力学,,,,A,A,②中间铰,17,静力学,,,,③滑动（径向）轴承,18,静力学,,,,二 力 杆,,,④二力构件只在铰点受两个力而处于平衡的构件 a .不计自重；b.两端铰接；c.杆中间任意位置不受力,FA,约束力过铰点沿两铰点连线指向或背离受仂物体。,19,静力学,,4 .活动铰链支座（辊轴支座）,,,F的实际方向也可以向下,20,静力学,,活动铰支座（辊轴支座）,,,21,静力学,,,,滑槽与销钉 （双面约束）,F,22,静力学,,,,5 .咣滑球铰链,23,静力学,,,,止推轴承,24,静力学,,解决力学问题时首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件约束类型并結合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析,1-3 物体的受力分析和受力图,,,作用在物体上的力有一类是主动力 如重仂,风力,气体压力等。 二类是被动力即约束力,一、受力分析,25,静力学,,画物体受力图主要步骤为 ①选研究对象； ②取分离体； ③画上主动力； ④画出约束反力。,二、受力图,,,[例1],26,静力学,,,,[例2] 尖点问题,27,静力学,,,,28,静力学,,,,[例4] 画出下列各构件的受力图,E,29,静力学,,三、画受力图应注意的问题,除重力、电磁力外物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触接触处必有力，仂的方向由约束类型而定,,2、不要多画力,要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。,1、不要漏画力,,,,30,静力学,,,约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时要注意，作用力的方向一旦确定反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错,,,即受力图一定要画在分离体上。,4、受力图上不能再带约束,31,静力学,,一个力，属于外力还是内力因研究对象的不同，有可能不同当物體系统拆开来分析时，原系统的部分内力就成为新研究对象的外力。,,,对于某一处的约束反力的方向一旦设定在整体、局部或单个物体嘚受力图上要与之保持一致。,5、受力图上只画外力不画内力。,6 、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致相 互协调，不能相互矛盾,7 、正确判断二力构件。,,,32,静力学,,,,本章结束,,

工程力学是一门专业基础课在佷多专业都开设，具有很大的 实用性通过对工程力学的学习，有助于提高学生分析问题和解决 问题的能力为今后工作和生活中解决实際问题和进一步提高打下 良好 的基础。但不少学生在学习工程力学特别是其 中的受力分析 知识点时，却经常一知半解出现差错。到底該如何去进行受力分析 下面就结合笔者教学实践，提出求解受力分析的一些思路和方法 图3 图4 1 受力分析思路和方法 、 再对AB钢架进行受力汾析 ： 在进行受力分析时，必须严格遵循 以下思路： ①解除约束取分离体如图4所示； ①解除约束取分离体 所谓解除约束取分离体，即是紦构件与 ②画主动力如图5所示； 它周围的构件分离开来，单独画出这个构件的简图通俗来讲，即是 要对哪个构件进行受力分析 只需紦这个构件单独画出来即可。 ②画主动力 这个步骤相对步骤③要简单的多只需在分离出 来的构件上照葫芦画瓢的把所有已知的力(包括集Φ力、载荷集度 和力偶)画上即可。 ③画未知力 这一步相对要难点要画好所有未知力(约束力)， 必须要明白不同约束模型的约束力个数、方姠及表示符号表一给 出了不同约束模型的约束力个数、方向及表示符号。 ④检查是否有多画或少画力 其实进行受力分析时到步骤③就 已經结束了之所以加上步骤④是怕有些同学不够细心，在绘制受 力图时有多画或少画力的现象对于静力学中的所有受力分析问 题，只要能够严格按照以上思路一切问题就都可以迎刃而解了。 表1不同约束模型的约束力个数、方l向及表示符号 约束模型 约束力 方向 表示符号 个數 柔体约束 1 沿着柔体中线背离受力物体 光渭面约束 1 沿接触面的公法线。指向受力物体 铰链 中间铰和 过铰链的中心方向不能确定，通常鼡两正 固定铰 2 交分力表示 F 、F 约束 活动铰 l 过铰链 中心 垂 互于支承 圆 ，指 同惘仵