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1、引言.靜力學(xué)主要研究物體在外力作用下的平衡問(wèn)題.2. 平衡是指物體相對(duì)于地面靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng),是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種特殊情況.3. 能夠使物體處于平衡狀態(tài)的力系稱(chēng)為平衡力系；平衡力系所必須滿(mǎn)足的條件稱(chēng)為平衡條件。4.靜力學(xué)的任務(wù)就是將復(fù)雜力系簡(jiǎn)化為與之等效的簡(jiǎn)單力系,在此基礎(chǔ)上建立力系的平衡條件。 綜上所述，靜力學(xué)主要研究以下兩個(gè)基本問(wèn)題: 1、力系的簡(jiǎn)化 2、力系的平衡條件及其應(yīng)用。 靜力學(xué)基本概念剛體在力的作用下，任何物體都會(huì)產(chǎn)生變形:1. 位移:內(nèi)部各點(diǎn)間的相對(duì)距離發(fā)生改變2. 變形：各點(diǎn)位移累加的結(jié)果使物體的形狀和尺寸發(fā)生變化。但在工程實(shí)際中,許多零部件受力后所產(chǎn)生的變形與其本身的尺寸相

2、比顯得非常小，對(duì)研究物體的運(yùn)動(dòng)和平衡影響很小,將其理想化為剛體。 剛體是指在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變的物體,一種科學(xué)抽象后的力學(xué)模型，在靜力學(xué)中，一般將所研究的物體均視為剛體。 舉例:飛機(jī)-平衡問(wèn)題和飛行規(guī)律時(shí)+機(jī)翼的振顫問(wèn)題時(shí)質(zhì)點(diǎn)具有一定質(zhì)量而其形狀和大小可以忽略不計(jì)的物體,剛體是由無(wú)限個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的幾何上不變的質(zhì)點(diǎn)系。力力是物體間相互的機(jī)械作用,作用的效應(yīng)使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。前者稱(chēng)為力的外效應(yīng)或運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，后者稱(chēng)為力的內(nèi)效應(yīng)或變形效應(yīng)。靜力學(xué)部分僅研究力的外效應(yīng).實(shí)踐證明，力對(duì)物體的作用效應(yīng)取決于力的大小、方向和作用點(diǎn)，我們稱(chēng)這三者為力的三要素.力的方向是指

3、方位和指向,作用點(diǎn)指力在物體上的作用位置。力是矢量，常用一帶有箭頭的線段表示，線段的長(zhǎng)度表示力的大?。ò匆欢ǖ谋壤撸€段的方位和箭頭的指向表示力的方向，線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)。通常用黑體字母表示力矢量(手寫(xiě)時(shí)在字母上加箭頭或短橫線），而與之對(duì)應(yīng)的普通體字母僅表示力的大小。在國(guó)際單位制中，力的基本單位是牛頓()，及千牛頓（)等。分布力：分布在一定面積上上的力，例如，水對(duì)容器壁的壓力,/m2線分布力:力分布在狹長(zhǎng)面積上，N/m集中力：分布力作用面積很小時(shí)，將其理想化為作用于一點(diǎn)舉例：圖3力系作用于一個(gè)物體上的若干力。平衡力系:作用于物體上的力使物體處于平衡狀態(tài)。等效力系:對(duì)同一物體產(chǎn)生

4、相同作用效應(yīng)的諸力系稱(chēng)。合力：一個(gè)力與一個(gè)力系等效,該力稱(chēng)該力系的合力。2.2 靜力學(xué)公理公理是人類(lèi)在長(zhǎng)期的實(shí)踐中所積累的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過(guò)抽象、歸納出來(lái)的客觀規(guī)律。靜力學(xué)公理是關(guān)于力的基本性質(zhì)的概括和總結(jié)，是靜力學(xué)以及整個(gè)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。公理一:二力平衡公理 作用于同一剛體上的二力使剛體平衡的必要與充分條件是：此二力大小相等、方向相反且作用于同一直線上。該公理是關(guān)于平衡的最簡(jiǎn)單、最基本的性質(zhì)，是各種力系平衡的理論依據(jù)。 凡是只在兩個(gè)點(diǎn)受力，且不計(jì)自重的平衡物體稱(chēng)為二力構(gòu)件或二力桿。由二力平衡公理可知，無(wú)論二力桿是直的還是彎的，其所受的二力必沿兩受力點(diǎn)的連線且等值反向。 需說(shuō)明的是，公理一、二及其推論

5、僅適用于剛體。 *對(duì)變形體,公理一是必要非充分條件，軟繩受壓的例子。公理二:加減平衡力系公理在作用于剛體上的已知力系中，加上或減去任意一個(gè)平衡力系,并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的效應(yīng)。由此公理可以推出如下推論： 推論1：力的可傳性原理作用于剛體上的力，可沿其作用線移至剛體上的任一點(diǎn)，而不改變它對(duì)剛體的效應(yīng)。公理二及其推論是力系等效變換的依據(jù)。由力的可傳性原理可知,對(duì)于剛體而言，力的三要素為：力的大小、方向、作用線。利用力的可傳性原理時(shí)，是移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不能移出剛體考慮運(yùn)動(dòng)效應(yīng)時(shí)有效,而研究力對(duì)物體的變形效應(yīng)時(shí)不成立，拉桿和壓桿的例子。公理三:力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力的合力

6、仍作用于該點(diǎn)，其大小和方向由以此二力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。平行四邊形法則又稱(chēng)為矢量加法，它不僅適用于力的合成，對(duì)所有矢量（如速度等）的合成均適用。合力也可用力三角形的方法確定,二力矢首尾相接，作用點(diǎn)仍在o點(diǎn)。該公理是力系簡(jiǎn)化的基本依據(jù)。由公理三可得出如下推論:推論：三力平衡匯交定理當(dāng)剛體受不平衡的三個(gè)力作用而平衡時(shí)，此三力的作用線必共面且匯交于一點(diǎn)。公理四：作用與反作用公理 兩物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反、沿同一直線,且分別作用在此二物體上。該公理說(shuō)明，力總是成對(duì)出現(xiàn)的,有作用力就必有反作用力,二者同時(shí)存在同時(shí)消失。作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，與二力平衡

7、有本質(zhì)的區(qū)別。2.3 約束與約束反力一、約束與約束反力 在工程實(shí)際中，每個(gè)構(gòu)件都以一定的形式與周?chē)矬w相互連接，因而其運(yùn)動(dòng)受到一定的限制.凡是對(duì)物體運(yùn)動(dòng)起限制作用的周?chē)矬w，就稱(chēng)為對(duì)物體的約束。例如,放在地面上的物體，其向下的運(yùn)動(dòng)受到地面的限制,地面就是物體的約束。 約束之所以能限制被約束物體的運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)榧s束對(duì)被約束物體有力的作用。約束作用于被約束物體的力稱(chēng)為約束反力。于是，我們可以把物體所受的力分為兩類(lèi)：一類(lèi)是使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，稱(chēng)為主動(dòng)力;另一類(lèi)是限制物體運(yùn)動(dòng)的力，即約束反力。 顯然，約束反力的作用點(diǎn)在被約束物體與約束的接觸點(diǎn)處，其方向與其所限制的物體運(yùn)動(dòng)方向相反，這是分析約束

8、反力的基本原則.二、常見(jiàn)的約束類(lèi)型2.3。1 柔體約束 由繩索、皮帶、鏈條等各種柔性物體所形成的約束，稱(chēng)為柔體約束。這種約束的特點(diǎn)是：只能受拉不能受壓，只能限制物體沿柔體中心線背離柔體的運(yùn)動(dòng)，不能限制物體沿其它方向的運(yùn)動(dòng)。因此，柔體約束的約束反力通過(guò)接觸點(diǎn)沿柔體的中心線背離被約束物體，即，物體受拉力，常用字母表示。如圖所示，起吊重物時(shí)，繩子對(duì)重物的約束,皮帶傳動(dòng)裝置中皮帶對(duì)輪的約束均是柔體約束.點(diǎn)擊圖片觀看視頻2。32 光滑面約束由光滑面所形成的約束稱(chēng)光滑面約束.這種約束的特點(diǎn)是：只能受壓不能受拉，只能限制物體沿接觸面公法線指向支承面的運(yùn)動(dòng).即，只限靠近不限背離，只限法向不限切向.因此，光滑面

9、約束的約束反力通過(guò)接觸點(diǎn)沿接觸面的公法線指向被約束物體,即,物體受壓力,常用字母N表示,如圖所示。23. 圓柱鉸鏈約束 圓柱鉸鏈?zhǔn)侵赣脠A柱形銷(xiāo)釘將兩個(gè)構(gòu)件聯(lián)接在一起所形成的約束，若不計(jì)接觸處的摩擦,則稱(chēng)為光滑圓柱鉸鏈約束，簡(jiǎn)稱(chēng)鉸鏈約束,如圖所示。23。 鉸支座（1）、固定鉸支座若相聯(lián)的兩個(gè)構(gòu)件有一個(gè)固定在地面或機(jī)架上，則稱(chēng)為固定鉸支座或固定鉸鏈，如圖所示,其簡(jiǎn)圖如圖b。固定鉸支座的約束反力通過(guò)接觸點(diǎn)并通過(guò)銷(xiāo)釘?shù)闹行?，但是，由于接觸點(diǎn)的位置不能確定,故其反力的方向也不能確定，通常用兩個(gè)正交分力、Fy來(lái)表示，如圖所示.（2)、滾動(dòng)鉸支座 若在固定鉸支座的下面放置一排輥軸，支座便可以沿支承面移動(dòng)，稱(chēng)為活動(dòng)鉸支座，如圖,其簡(jiǎn)圖如圖。顯然活動(dòng)鉸支座只能限制物體沿垂直于支承面方向的運(yùn)動(dòng)，不能限制物體沿支承面的運(yùn)動(dòng)和繞銷(xiāo)釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)，因此其約束反力通過(guò)鉸鏈中心并垂直于支承面(既可壓物體,也可拉物體)，如圖。2.3.4 球鉸支座2.3.5 止推軸承