《第一章靜力學(xué)基本概念與物體的受力分析.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第一章靜力學(xué)基本概念與物體的受力分析.doc（11頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第一章 靜力學(xué)基本概念與物體的受力分析第1節(jié) 靜力學(xué)基本概念一、力的概念力是物體間相互的機(jī)械作用。這種作用使物體的形狀（內(nèi)效應(yīng)或變形效應(yīng)）和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（外效應(yīng)或運(yùn)動(dòng)效應(yīng)）發(fā)生改變。力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。力的單位：N或kN。二、力系與等效力系作用在物體上的若干個(gè)力總稱為力系。作用于物體上的一個(gè)力系可用另一個(gè)力系代替，而不改變原力系對物體作用的外效應(yīng)，則稱這兩個(gè)力系等效。三、平衡與平衡條件物體平衡是指物體相對于地面保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。要使物體處于平衡狀態(tài)，作用于物體上的力系必須滿足一定的條件，這些條件稱為力系的平衡條件作用于物體上正好使之保持平衡的力系則稱為平衡力系。四、集中載

2、荷和分布載荷集中載荷如圖1-1-1-1所示，分布載荷如圖1-1-1-2所示。 圖1-1-1-1圖1-1-1-2 五、質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)點(diǎn)：只有質(zhì)量沒有體積的幾何點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)系：有許多質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)。不變形的質(zhì)點(diǎn)系稱為剛體。由許多剛體組成的系統(tǒng)稱為剛體系。靜力學(xué)中研究的對象主要是剛體。第2節(jié) 靜力學(xué)的公理體系一、靜力學(xué)公理1. 二力平衡公理作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體處于平衡狀態(tài)的充分與必要條件是：這兩個(gè)力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。二力體：只有兩個(gè)力作用而處于平衡的物體。如圖1-2-1-1所示。圖1-2-1-1 2. 加減平衡力系公理在作用于剛體上的已知力系中，加上或減去任一平衡力系，并不

3、改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。可用圖1-2-1-2來表示。圖1-2-1-2 3. 力的平行四邊形法則作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，其合力也作用在該點(diǎn)上，至于合力的大小和方向則由以這兩個(gè)力為邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示，而該兩個(gè)力稱為合力的分力。可用圖1-2-1-3來表示。圖1-2-1-3 4. 作用與反作用定律兩物體間相互作用的力總是等值、反向、共線且分別作用在這兩個(gè)物體上?？捎脠D1-2-1-4來表示。圖1-2-1-4 5. 剛化公理變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體置換為剛體，則平衡狀態(tài)保持不變?？捎脠D1-2-1-5來表示。圖1-2-1-5 二、推理1. 力的可傳性原理作用于剛體

4、上的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線移動(dòng)而不改變它對該剛體的作用效果。可用圖1-2-1-6來表示。圖1-2-1-6 2. 三力平衡匯交定理若剛體受三個(gè)力作用而處于平衡，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則第三個(gè)力的作用線也必定匯交于同一點(diǎn)，而且三個(gè)共面。可用圖1-2-1-7來表示并證明。第3節(jié) 約束和約束反力一、幾個(gè)概念1. 自由體可以在空間任意運(yùn)動(dòng)的物體稱為自由體。2. 非自由體當(dāng)物體受到了其他物體的限制，而不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物體稱為非自由體。如軌道上的火車、管壁中的氣球等。3. 約束限制物體運(yùn)動(dòng)的條件稱為約束。4. 約束反力被約束物體的作用力稱為約束反力。二、工程中常見的幾種約束常見的約束類

5、型主要有：柔體約束；光滑面約束；光滑的圓柱形鉸鏈；光滑的球形鉸鏈；軸承約束；固定端約束。1. 柔體約束約束力特點(diǎn)：力沿柔索方向，受拉。如圖1-3-1-1所示。圖1-3-1-1 2. 光滑面約束約束力沿公法線方向指向被約束的物體。如圖1-3-1-2所示。圖1-3-1-2 3. 光滑的圓柱形鉸鏈(1)連接鉸鏈。如圖1-3-1-3所示。圖1-3-1-3 (2)固定鉸鏈支座。如圖1-3-1-4所示。圖1-3-1-4 (3)活動(dòng)鉸鏈支座。如圖1-3-1-5所示。圖1-3-1-5 4. 光滑的球形鉸鏈如圖1-3-1-6所示。圖1-3-1-6 5. 軸承約束(1)滑動(dòng)軸承。如圖1-3-1-7所示。圖1-3-

6、1-7 (2)滾動(dòng)軸承。如圖1-3-1-8所示。圖1-3-1-8 6. 固定端約束如圖1-3-1-9所示。第4節(jié) 物體的受力分析和受力圖一、物體的受力圖受力圖是表示物體所受全部外力（包括主動(dòng)力和約束力）的簡圖。受力圖是求解靜力學(xué)問題的依據(jù)。二、受力分析的步驟和注意事項(xiàng)1. 明確研究對象，將研究對象從它周圍物體的約束中分離出來，單獨(dú)畫出其簡圖；2. 畫出研究對象所受的一切主動(dòng)力和約束反力；3. 約束力要符合約束的類型及其性質(zhì)；4. 當(dāng)分別畫兩個(gè)相互作用物體的受力圖時(shí)，要注意作用力和反作用力的關(guān)系；5. 通常應(yīng)先找出二力構(gòu)件，畫出它的受力圖，然后再畫其它物體的受力圖。三、物體的受力分析例1對圖1-

7、4-1-1所示圓柱體進(jìn)行受力分析。圖1-4-1-1 解：圓柱體的受力圖如圖1-4-1-2所示。其中涉及的約束主要有：光滑面約束、柔體約束，主動(dòng)力為重力。圖1-4-1-2 例2圖1-4-1-3所示系統(tǒng)，分析折桿ABC和圓柱體O的受力情況。圖1-4-1-3 解：折桿ABC和圓柱體O的受力圖如圖1-4-1-4所示。其中涉及的約束主要有：光滑面約束、鉸鏈約束，主動(dòng)力為重力P和外力F。圖1-4-1-4 例3圖1-4-1-5所示，AB在梁上作用一分布力q（單位：kN/m）。CD梁上作用一集中力F，A端為固定端，自重不計(jì)。試作出AB、CD的受力圖。圖1-4-1-5 解：系統(tǒng)中桿BC為二力桿， A端為固定端約束。 注意物體與物體之間的作用力與反作用力之間的關(guān)系。AB、CD的受力圖如圖1-4-1-6所示。圖1-4-1-6