静力学受力分析

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静力学概念和物体受力分析

静力学概念和物体受力分析
按效果分类
根据力的作用效果,力可分为拉力、压力、支持力 、推力、阻力等。这种分类有助于理解力的作用和 物体运动状态的改变。
力的表示
在物理学中,力用矢量表示,通常用实线箭头表示 力的方向,箭头的长度代表力的大小。在分析物体 受力时,需要明确各个力的方向和大小。
力的平衡状态
01
平衡状态定义
当物体处于静止或匀速直线运动状态时,称为平衡状态。此时,物体所
是一个圆或椭圆。
刚体的加速度与力的关系
牛顿第二定律
物体的加速度与作用在物体上的力成正比,与物体的质量成反比。
加速度与力的关系
根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在物体上的力成正比, 即力越大,加速度越大。
加速度与质量的关系
根据牛顿第二定律,物体的加速度与物体的质量成反比,即质量 越大,加速度越小。
06
静力学应用实例
工程结构中的静力学分析
1 2 3
桥梁设计
静力学分析用于评估桥梁在不同负载条件下的稳 定性、应力和变形,以确保桥梁的安全性和耐久 性。
建筑结构
在建筑设计阶段,静力学分析用于确定建筑物的 承重结构,以确保建筑物在各种负载条件下的稳 定性。
机械零件
对于机械零件,如轴承、齿轮等,静力学分析用 于研究其在静态负载下的性能和应力分布。
静力学是物理学和工程学中非常重要的基础学科之 一。
静力学的基本假设
02
01
03
假设物体处于平衡状态,即物体在力的作用下不会发 生运动。
假设物体之间的相互作用力是大小相等、方向相反的 。
假设物体之间的相互作用力作用在相互作用的两个物 体上。
静力学的重要性
静力学是物理学和工程学中非 常重要的基础学科之一,它为 解决实际问题提供了理论依据 和方法。

受力分析方法

受力分析方法

受力分析方法受力分析是工程力学中的重要内容,它是研究物体受到外部力作用时的力学性质和运动规律的一门学科。

受力分析方法是为了解决物体受力情况而进行的一系列分析和计算过程,它可以帮助工程师和设计师更好地理解和预测物体的受力情况,从而指导工程设计和实际施工。

在工程实践中,受力分析方法具有非常重要的意义,下面将介绍几种常用的受力分析方法。

首先,静力学方法是最基本的受力分析方法之一。

静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科,它通过平衡方程和力的平衡条件来分析物体受力情况。

静力学方法适用于解决物体受力平衡的问题,例如梁、柱、桁架等结构的受力分析。

在实际工程中,静力学方法可以帮助工程师计算物体受力的大小、方向和作用点位置,为工程设计提供重要参考。

其次,有限元分析方法是一种现代化的受力分析方法。

有限元分析是利用计算机对物体进行离散建模,通过数值计算方法求解物体受力情况的一种技术。

有限元分析方法适用于复杂结构和大变形情况下的受力分析,它可以模拟物体受到外部力作用后的变形和应力分布情况,为工程设计和结构优化提供科学依据。

另外,试验分析方法是一种重要的受力分析手段。

试验分析是通过对物体进行实验测试,获取物体受力情况的一种方法。

试验分析方法可以直接观测和测量物体在受力状态下的变形和应力情况,为工程师提供真实可靠的受力数据。

试验分析方法在工程实践中具有重要的应用,例如对材料的拉伸试验、结构的载荷试验等。

最后,有限差分法和有限体积法是一种数值分析方法,它们适用于求解物体受力情况的偏微分方程。

有限差分法和有限体积法通过离散化偏微分方程,将连续的受力问题转化为离散的代数方程,然后利用数值计算方法求解物体的受力情况。

这两种方法在流体力学、固体力学等领域有着广泛的应用,可以帮助工程师分析复杂的受力情况。

总之,受力分析方法是工程力学中的重要内容,它对工程设计和实际施工具有重要的指导作用。

不同的受力分析方法适用于不同的受力情况,工程师需要根据实际问题选择合适的受力分析方法,进行科学准确的受力分析。

理论力学1-静力学的基本概念和受力分析

理论力学1-静力学的基本概念和受力分析
Leabharlann 约束条件:平面受力分析的约束方程组
1 约束方程组
对于平面受力分析问题,受到各种约束条件影响的物体需要满足一组约束方程。
建立坐标系
1 惯性系
建立坐标系时,以固定于地面的参照物为基准。
2 非惯性系
当参考系在匀速直线运动或匀速转动时,坐标系需要相对于参考系建立。
牛顿第一定律:质点的平衡条件
1 平衡条件
质点处于平衡时,其合外力和合外力矩都为零。
牛顿第二定律:质点的运动规 律
当合外力不为零时,牛顿第二定律描述了质点加速度与合外力的关系: $F_{\text{合}}=m \cdot a$。
理论力学1-静力学的基本 概念和受力分析
本章将介绍静力学的基本概念和受力分析,包括静力学的定义与研究对象、 建立坐标系、牛顿第一定律和第二定律、力的合成与分解、力的作用点、约 束条件等。
静力学的定义与研究对象
1 定义
静力学是研究物体处于平衡状态时的力学性 质和相互作用的学科。
2 研究对象
研究静止或匀速直线运动的物体,排除了动 力学因素的影响。
等效力系统:力的合成与分解
1 合力
合力是多个力合成后的结果,可以用向量图形或数学方法计算。
2 分力
分力是力在坐标轴上的投影,可以将一个力分解成多个分力的合力。
力的作用点:单个力和力的矩
1 单个力
单个力作用于质点时,通过力的作用点可以 确定力矢量及其性质。
2 力的矩
力在质点上产生的力矩是力与力臂的乘积, 描述了力对物体的旋转效果。

静力学中的受力分析与平衡条件

静力学中的受力分析与平衡条件

静力学中的受力分析与平衡条件静力学是物理学的一个分支,研究物体在静止状态下的性质和行为。

在静力学中,受力分析是非常重要的一部分,它帮助我们理解物体的受力情况以及如何保持平衡。

本文将探讨静力学中的受力分析与平衡条件,并介绍一些常见的静力学问题。

一、受力分析受力分析是静力学的基础,通过分析物体所受到的力可以确定物体的平衡状态。

在受力分析中,我们需要考虑三个方面的力,即作用力、反作用力和重力。

1. 作用力:作用力是指物体所受到的外力,比如我们用手推动一辆自行车,手的作用力对应着物体所受到的作用力。

2. 反作用力:根据牛顿第三定律,每一个作用力都有一个等大、反向的反作用力。

以刚才的例子,手对自行车施加的作用力正好等于自行车对手施加的反作用力。

3. 重力:重力是地球对物体的吸引力,是物体的重量。

重力的大小取决于物体的质量和地球的引力常数。

在受力分析中,我们通常用地球重力加速度的近似值9.8m/s²来计算重力的大小。

受力分析的基本原则是,物体处于平衡状态时,所有作用力的合力和合力矩都为零。

这就引入了平衡条件的概念。

二、平衡条件平衡条件是静力学中非常重要的概念,用于描述物体处于平衡状态时受力的关系。

平衡条件包括两个方面,即力的平衡和力矩的平衡。

1. 力的平衡:当物体处于平衡状态时,所有作用力的合力为零。

即ΣF=0,其中ΣF表示作用力的合力。

例如,一个悬挂在天花板上的吊扇,由于重力和引擎产生的力相互平衡,所以整个吊扇保持静止。

2. 力矩的平衡:当物体处于平衡状态时,所有力矩的合力为零。

力矩是指作用力在垂直于力臂方向上的分量与力臂的乘积,其中力臂是指从旋转轴到作用力的垂直距离。

即Στ=0,其中Στ表示力矩的合力。

例如,一个平衡在桌子边缘的放大镜,由于重力产生的力矩和支撑力产生的力矩相互平衡,所以放大镜保持稳定。

通过对力和力矩的平衡条件的分析,我们可以解决许多与物体平衡有关的问题。

三、常见静力学问题静力学中存在着许多常见的问题,以下是一些例子:1. 斜面问题:考虑一个物体沿着斜面下滑的情况,我们可以根据重力和斜面的倾角来计算摩擦力是否足够使物体停止滑动。

静力学受力分析

静力学受力分析
在结构分析中,需要综合考虑结构的几何特性、材料特性、 外力作用等因素,采用适当的分析方法和计算模型,如有限 元法、有限差分法等,对结构进行离散化处理,并求解离散 化的方程,得到结构的响应。
压力容器设计
压力容器是工业生产中常见的设备之一,其设计需要满足强度、刚度和稳定性要求。静力学分析在压 力容器设计中具有重要作用,通过受力分析可以确定压力容器的承载能力和稳定性,并优化容器的结 构形式和尺寸。
实验法
通过实验测量物体的运动状态,判断物体是否处于平衡状态。
04
CATALOGUE
力的合成与分解
力矩的合成与分解
力矩的合成
力矩是力和力臂的乘积,力矩的合成遵循平行四边形法则。当有两个力同时作 用于同一物体时,它们的力矩可以相加或相减,具体取决于力臂的方向。
力矩的分解
力矩的分解是将一个力矩分解为若干个分力矩的过程。分力矩的方向和大小由 原力矩和分力矩的交点确定。
力向一点的平移
力的平移性质
一个力可以平移到物体上的任意一点,而不改变它对物体的 作用效果。力的平移性质是静力学中一个重要的基本概念。
平移定理
平移定理指出,一个力可以平移到物体上的任意一点,同时 产生一个与原力等值反向的附加力。附加力的方向和大小由 平移点确定。
力的分解与合成法则
力的分解
力的分解是将一个力分解为若干个分力的过程。分力的方向和大小由原力和分力 的交点确定。力的分解是静力学中常用的方法之一。
力的合成
力的合成是将若干个分力合成为一个总力的过程。总力的方向和大小由分力的方 向和大小确定。力的合成遵循平行四边形法则,即总力位于分力组成的平行四边 形的对角线上。
05
CATALOGUE
静பைடு நூலகம்学在工程中的应用

静力学的基本概念、受力分析与受力图

静力学的基本概念、受力分析与受力图

力的分类
按作用效果分类
分为拉伸力、压缩力、弯曲力、剪切 力、扭转力等。
按作用方式分类
分为集中力和分布力,其中分布力又 可分为均布力和三角形分布力等。
力的三要素
力的大小
表示物体受到的力有多大,单位 是牛顿(N)。
力的方向
表示力作用的方向,可以用箭头表 示。
力的作用点
表示力作用在物体上的哪一点,对 于确定的物体,力的作用点不同, 则力的大小和方向都会发生变化。
05
力系与力矩
力系的概念与分类
概念
力系是由两个或两个以上的力组成的集合。
分类
根据力的作用线是否通过同一个点,可以将力系分为共点力系和非共点力系。
力矩的概念与计算
概念
力矩是一个描述力对物体转动效应的量,其大小等于力和力臂的乘积。
计算
力矩等于力和垂直于作用线到转动轴的距离的乘积。
力矩的平衡条件
平衡条件
对于一个物体,如果所有外力矩的代 数和为零,则该物体处于平衡状态。
应用
在分析物体的平衡问题时,需要先确 定所有作用在物体上的力,然后计算 这些力的力矩,最后根据平衡条件判 断物体的状态。
06
力的平衡与平衡方程的 应用
力的平衡
力的平衡是指物体在 力的作用下保持静止 或匀速直线运动的状 态。
力的平衡可以通过力 的合成与分解的方法 来求解。
解决实际问题的方法
01
解决实际问题时,需要 先对问题进行详细的分 析,确定需要求解的未 知量。
02
根据问题的实际情况, 选择合适的力学模型, 如刚体、弹性体等。
03
根据力学模型和已知条 件,建立合适的数学方 程,如微分方程、积分 方程等。
04

静力学基础_受力分析

静力学基础_受力分析
y o x
x约束 y约束 r约束
轴承
1
1
0
4、活动铰支座
约束特点: 与光滑接触面相似。 约束反力: 垂直于支承面,在双面约束的情况下,指向 不能事先确定。
y o x
x约束
y约束
r约束
0
1
0
5、固定支座
x约束 y约束 r约束
y o x
1
1
1
约束力包括:两个分力,和一个约束力偶。
6. (园柱) 园柱)铰接点
B
F’
=
A
F”
=
A
F
A
F
作用在刚体上某点的力,可沿其作用线移动, 而不改变它对刚体的作用(平衡效果)。
推理2 推理2 三力平衡汇交公理
当刚体受到同平面 内不平行的三力作 用而平衡时, 用而平衡时,三力 的作用线必汇交于 一点。 一点。
忽略 自重
注:受力体上仅有三 个力作用点 作用点, 作用点,即符合 三力平衡汇交定理。 三力平衡汇交定理。
问题: 问题:判断二力构件? 判断二力构件?
试画出BC构件的受力图。 构件的受力图。
3. 加减平衡力系公理
在已知力系上增加或减去任意平衡力系,并不改变原 力系对刚体的作用(平衡效果 平衡效果)。 平衡效果
注意: 刚体。 注意:此公理只适用于刚体 此公理 刚体
推理1 推理1 力的可传性
F’
B
B
•力偶矢量
大小相等、方向相反且平 行的一对力(F,F’), 称为力偶 力偶。 力偶。(归并手段)
Fz F Fy Fx
x y
记 为
F= Fx i + Fy j + Fz
M
•力矩矢量 力矩矢量 ——力对点之矩(研究力 研究力使物体相对于该点产生的转动效应) 使物体相对于该点产生的转动效应)

静力学受力分析

静力学受力分析

静力学受力分析静力学是研究物体在平衡状态下力的效果的一门学科。

通过分析物体所受力的情况和性质,可以确定物体的平衡条件以及受力情况。

在静力学中,受力分析是解决问题的基础,它使我们能够了解物体所受的各种力的大小和方向,进而确定物体的平衡状况。

受力分析包括对各种外力和内力的分析。

外力是物体所受的来自外部环境的力,常见的外力有重力、支持力、摩擦力等。

内力是物体内部的各部分之间相互作用的力,如弹力、拉力等。

通过分析外力和内力的合力,可以得到物体所受的净力,从而判断物体在受力状态下是否平衡。

在进行受力分析时,需要先明确物体所受的各种外力,然后根据受力条件和平衡条件进行分析。

下面以一个简单的实例来进行说明。

假设有一个放在水平桌面上的物体,我们要进行受力分析。

首先,我们需要明确物体所受的外力有哪些。

通常情况下,物体所受的外力有重力、支持力和摩擦力。

重力是物体所受的最普遍的力,它是由地球对物体的吸引而产生的。

重力的大小与物体的质量成正比,方向垂直向下。

在水平桌面上放置的物体所受的重力可以用公式F=mg 来表示,其中F 表示重力的大小,m 表示物体的质量,g 表示重力加速度。

支持力是桌面对物体的支持作用,它与物体的重力大小相等,方向与重力方向相反。

支持力的作用是使物体不下陷,保持在桌面上。

摩擦力是物体和桌面之间的接触面产生的相互抵抗运动的力。

当物体处于静止状态时,摩擦力与物体所受的外力的合力相等,使物体处于平衡状态。

摩擦力的大小与物体所受的外力有关,与物体本身的性质、接触面的粗糙程度等因素相关。

通过受力分析,我们可以得到物体所受的净力。

在水平桌面上放置的物体,其净力应该为零,即各个力之间相互平衡,力的合力为零。

如果净力不为零,则物体将受到加速度的作用,产生移动或倾斜等现象。

在实际应用中,受力分析常常用于设计和建筑力学中。

例如,在设计桥梁和建筑物时,需要对各部分的受力情况进行分析,以确保结构的稳定和安全。

总结一下,静力学受力分析是研究物体在平衡状态下力的效果的学科。

静力学的基本公理及受力分析

静力学的基本公理及受力分析

平衡条件的推导与证明
01
02
03
04
平衡条件是物体受到的合外力 为零,即$F_{合} = 0$。
平衡条件是物体受到的合外力 为零,即$F_{合} = 0$。
平衡条件是物体受到的合外力 为零,即$F_{合} = 0$。
平衡条件是物体受到的合外力 为零,即$F_{合} = 0$。
平衡条件的实际应用
在工程实践中,平衡条 件的应用非常广泛,如 桥梁设计、建筑结构稳 定性分析、机械零件的 强度计算等。
100%
三角形法则
如果有一个力产生某种效果,那 么这个力也可以产生同样的效果 ,只不过是选择的路径不同而已 。
80%
多边形法则
如果有n个力共同作用产生的效果 和一个单独的力产生的效果相同 ,那么这个单独的力就等于这n个 力的合力。
力的分解
正交分解法
将一个力分解为互相垂直的分 力。
按实际作用效果分解
解方程
解方程求出x轴和y轴方向上的加速度,进而求出 合加速度的大小和方向。
05
平衡状态与平衡条件
平衡状态的定义与分类
平衡状态是指物体处于静止或匀速直 线运动的状态,即物体速度为零或保 持恒定的速度。
平衡状态分为完全平衡状态和部分平 衡状态,完全平衡状态是指物体受到 的合外力为零,部分平衡状态是指物 体受到的合外力矩为零。
应用
在分析平衡问题时,可以应用二力平衡公理,判断物体是否处于 平衡状态。
公理三:加减平衡力系公理
上或减去任意平衡力系,不会 改变物体原有的运动状态。
应用
在分析受力时,可以忽略一些小 的力或力矩,简化问题。
03
受力分析
受力分析的定义与目的
定义
受力分析是对物体所受到的各种力的分析过程,包括分析力 的种类、方向和大小。

静力学受力分析

静力学受力分析
A A B B 2F F
F
若力系与一个力等效,则此力就称为该力系的合力,而该 力系中的各力,则称为此合力的分力。 力系的简化:对一个复杂的力系求与之等效的简单力系的 过程。
第1章 静力学基本概念与物体受力分析
CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY
§1-2 静力学公理
第1章 静力学基本概念与物体受力分析
CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY
公理2(加减平衡力系公理)
★ 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系,并不改变 原力系对刚体的作用。 推理(力的可传性原理) ★ 作用在刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任意一 点,而不改变它对刚体的作用效果。
第1章 静力学基本概念与物体受力分析
※ 静力学基本概念
※ 静力学公理 ※ 约束和约束反力
※ 物体的受力分析和受力图
※ 结论与讨论
第1章 静力学基本概念与物体受力分析
CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY
§1-1 静力学基本概念
一. 刚体的概念
在力的作用下,其内部任意两点之间的距离始终 保持不变。


实际物体能否简化为刚体,主要取决于所研究问题的性质。
CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY
§1-1 静力学基本概念
二. 平衡的概念 平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀 速直线运动。 平衡是物体运动的一种特殊形式。 我们常把固结在地球上的参考系视为惯性参考系, 这样比如桥梁、机床的床身、作匀速直线飞行的 飞机等等,均可看作处于平衡状态。

静力学受力分析

静力学受力分析
作用力
约束力的方向:
与该约束所阻碍的位移方向相反
二、平面问题中的几种常见的约束 1、光滑接触面约束
光滑: 接触面之间无摩擦
约束力: 作用于接触点,沿二个接触面 的公法线方向(若为尖点和面 的接触,则沿该面的法线方向)
实例
光滑接触面约束: 约束力作用于接触点,沿二个接触
面的公法线方向(若为尖点和面的 接触,则沿该面的法线方向)。
(4)、画受力图(包括,主动力和约束反力) 特别注意:
判别:二力杆 判别:三力汇交平衡
2、明确研究对象 研究对象的选取,要根据解题的需要,合理选择。
研究对象可以是单个物体,可以是由几个物体构成的 子系统,也可以是整体。
3、画研究对象受力图时要画上 (1)作用在研究对象上的所有主动力 (2)作用在研究对象上的所有约束反力
F2
F1
F2 F1
FR F1 F2
F2
三角形法则
将各分力首尾相连,然后从
起点 → 终点,得到合力。
F2
FR F1 F2
正交分解:
F1
力的分解:
同样要根据平行四边形法则。
y Fy
A
F α Fx
显然,力的分解是不 确定的,欲得到唯一 的分解结果,必须附 加一定的条件。
x
Fx F cos
1.画出圆盘的受力图;
2.比较AB 杆与BC 杆
的受力。
W
FR2
FR1
圆盘的受力图
C
分 析 A、C 二 处 约 束 力
FBC ´
BC杆只有两端受力 →BC杆为二力杆
C FBC
二力杆( 二力构件)
FR1 ´
FB
FA
O
三 力平衡 汇 交

第二张 静力学基础-(2)受力分析

第二张 静力学基础-(2)受力分析

2.2 受力分析基础
2. 计算简图 在实际结构中,结构的受力和变形情况非常复杂,影响因素也很多,完全按
实际情况进行结构计算是不可能的,而且计算过分精确,在工程实际中也是不必 要的。为此,我们需要用一种力学模型来代替实际结构,它能反映实际结构的主 要受力特征,同时又能使计算大大简化。
(1)反映结构实际情况——计算简图能正确反映结构的实际受力情况,使计算 结果尽可能准确。
(1)柔性约束 绳索、皮带、链条等柔
性物体构成柔体约束。柔体约 束反力的方向沿着它的中心线 且背离研究物体,即为拉力。 如图所示。
2.2 受力分析基础
(2)光滑接触面约束 当两物体在接触面处的摩擦力很小而可略去不计时,就是光滑接触面约束。
光滑接触面约束反力的方向垂直于接触面并通过接触点,指向研究物体。如图所 示。
也不能转动,因此,这种支座对构件除产生水平反力和竖向反力,还有一个阻止 转动的力偶。图2.32为固定端支座简图及支座反力。
2.2 受力分析基础
如图2.33(a)中屋面挑梁WTL1和楼面挑梁XTL1等固结于墙中,如图2.33(b) 中固结于独立基础JC2的钢筋混凝土柱KZ1。它们的固结端就是典型的固定端支座。
图2.33(a)
图2.33(b)
2.2 受力分析基础
支座的简化 可动铰支座:可以移动,绕A点可以转动,但沿支座杆轴方向不能移动。 固定铰支座:杆端A绕A点可以自由转动,但沿任何方向不能移动。
固定端支座:A端支座为固定端支座,使A端既不能移动,也不能转动。
(a)可动铰支座
(b)固定铰支座
(c)固定端支座
2.2 受力分析基础
[例2.10] 图2.43支架中,悬挂的重物重W,横梁AB和斜杆CD的自重不计。试分别 画出斜杆CD、横梁AB及整体的受力图。

受力分析的方法

受力分析的方法

受力分析的方法受力分析是工程学、物理学和其他领域中非常重要的一个概念,它可以帮助我们理解物体受到外部力作用时的行为和状态。

在工程设计、结构分析、材料力学等领域,受力分析更是至关重要。

本文将介绍受力分析的一些常用方法,希望能够帮助读者更好地理解和运用这一概念。

首先,我们来介绍一下静力学的受力分析方法。

静力学是研究物体在静止状态下受力情况的学科,它的基本原理是力的平衡。

在静力学中,我们可以利用平衡方程来分析物体受力的情况,其中包括力的合成、力的分解、力的平衡等内容。

通过平衡方程,我们可以求解物体受力的大小、方向和作用点等信息,从而更好地理解物体的受力情况。

其次,动力学也是受力分析的重要方法之一。

动力学是研究物体在运动状态下受力情况的学科,它的基本原理是牛顿运动定律。

在动力学中,我们可以利用牛顿第二定律来分析物体受力的情况,根据物体的加速度和受力情况,求解物体所受的合外力。

通过动力学的分析,我们可以更好地理解物体在运动过程中所受的各种力,从而预测物体的运动状态和轨迹。

另外,有限元分析也是现代工程中常用的受力分析方法之一。

有限元分析是一种数值计算方法,它通过将连续介质离散为有限个单元,利用数值计算的方法来求解物体的受力情况。

有限元分析可以应用于各种复杂的结构和材料,通过计算机模拟来分析物体受力的情况,得出应力、应变等重要参数。

有限元分析在工程设计、结构分析、材料力学等领域发挥着重要作用,为工程师和科研人员提供了强大的分析工具。

最后,还有一些其他的受力分析方法,比如力矩分析、应力分析、变形分析等。

这些方法在不同的领域和情况下都有着重要的应用,可以帮助我们更全面地理解物体受力的情况。

总的来说,受力分析是工程学、物理学等领域中非常重要的一个概念,它可以帮助我们理解物体受力的情况,为工程设计、结构分析、材料力学等领域提供重要的理论基础和分析工具。

通过静力学、动力学、有限元分析等方法,我们可以更全面地分析和理解物体受力的情况,为工程实践和科学研究提供有力支持。

受力分析方法

受力分析方法

受力分析方法受力分析是工程学和物理学中非常重要的一个环节,它可以帮助我们理解物体受到的力的作用和影响,进而指导我们设计和制造更加安全可靠的结构和设备。

在实际工程和物理问题中,受力分析方法是必不可少的,下面我们将介绍几种常见的受力分析方法。

首先,我们来介绍静力学的受力分析方法。

静力学是研究物体静止状态下受力情况的学科,它主要包括平衡条件、力的合成分解、摩擦力和支持反力等内容。

在静力学中,我们可以利用平衡条件来分析物体受力的情况,通过将物体受到的所有外力和支持反力合成为一个合力,再进行力的分解和平衡条件的求解,从而得到物体的受力情况。

其次,动力学的受力分析方法也是非常重要的。

动力学是研究物体在运动状态下受力情况的学科,它主要包括牛顿定律、动量定理、功和能量等内容。

在动力学中,我们可以利用牛顿定律来分析物体在受到外力作用下的加速度和运动状态,通过力的合成和分解,以及动量和能量的变化来分析物体受力的情况,进而指导我们设计和制造运动设备和机械结构。

此外,有限元分析方法也是现代工程中常用的受力分析方法之一。

有限元分析是一种数值计算方法,它可以将复杂的结构分解为许多小的有限元,通过对每个有限元的受力和变形进行计算,最终得到整个结构的受力和变形情况。

有限元分析方法可以帮助我们分析复杂结构的受力情况,指导我们进行结构优化和强度验证。

最后,还有一种常见的受力分析方法是实验方法。

实验方法是通过实验手段来测量和分析物体受力情况的方法,它可以帮助我们验证理论分析的结果,发现一些理论分析所忽略的因素,并指导我们进行结构设计和改进。

在实际工程和物理问题中,实验方法往往是非常重要的,它可以帮助我们更加全面和准确地了解物体受力的情况。

综上所述,受力分析是工程学和物理学中非常重要的一个环节,它可以帮助我们理解物体受到的力的作用和影响,指导我们设计和制造更加安全可靠的结构和设备。

在受力分析中,静力学、动力学、有限元分析和实验方法是常见的分析方法,它们各自具有特点和适用范围,可以根据具体情况选择合适的方法进行分析。

工程力学:chapter01.静力学-受力分析

工程力学:chapter01.静力学-受力分析
方向相反,沿着同一直线,分别 作用在两个相互作用的物体上。
[例] 吊灯受力
14
公理5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡,如将此变形体变成
刚体(刚化为刚体),其平衡状态保持不变。
公理5告诉我们:处于平衡 状态的变形体,可用刚体静 力学的平衡理论;刚体的平 衡条件是变形体平衡的必要 条件,而非充分条件。
1. 物体的受力分析 2. 力系的等效替换(或简化) 3. 建立各种力系的平衡条件
7
8
目录
1.1 静力学公理 1.2 力矩 1.3 力偶 1.4 约束和约束反力 1.5 物体的受力分析与受力图
9
§1.1 静力学公理
公理:是人类经过长期实践和经验而得到的结论,它被反复的 实践所验证,是无须证明而为人们所公认的结论。
(必共面,在特殊情况下,力在无穷远
处汇交——平行力系。)
13
[证] ∵ F1 , F2 , F3为平衡力系, ∴ R , F3 也为平衡力系。
又∵ 二力平衡必等值、反向、共线,
∴ 三力 F1 , F2 , F3 必汇交,且共面。
公理4 作用力和反作用力定律 作用力与反作用力总是同时存在。两力的大小相等、
5
3. 力的三要素:大小,方向,作用点。
4.力的单位:国际单位制:
A
牛顿(N),千牛顿(kN)
F
三、力系
力系是指作用在物体上的一群力。
平衡力系:物体在力系作用下处于平衡,我们称这个力系
为平衡力系。
四、平衡
平衡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。
6
在静力学中,我们将研究以下三个问题:
②力偶的性质 ③三力平衡汇交定理
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—— ——
——
三、光滑圆柱铰链约束(中间铰、固定铰支座)
心动
静 力 学
受 力 分 析
的 相 对 转

及 沿 轴 向 位

而 不 限

两 物 体 绕 铰


只 限 制 两

体 径 向 的 相


静 力 学
受 力 分 析
——
, .
销 钉
销钉(铰链)
静 力 学


力 分


——
静 力 学
力 两个力大小相等,方向相反,作用线沿同一直线。





FNA′
表明作用力与反作用力成对出现,并分别作 用在两个不同的物体上。
公理5 刚化公理

变形体在某一力系作用下处于平衡时,
力 如将其刚化为刚体,其平衡状态保持不变。
学 ·刚体平衡是变形体平衡的必要条件而非充分条件。
受 力 分 析
——
静 力
受力模型-
FC′Y FC′X
F B′Y FB′X
F
FDY
FACY
F ABY
FDX
FACX
F ABX
——
受 力 分 析 示 例 (17)
(17)
D 各部分及F销DB钉D B的受力图
静 力
A
学 FK
受 FBY2
K C E
B FA
A
FCY
B FBD FBY1
B
C FCX
D
FBX1
力 分 析
FBX2 FK
FB
F/
F2
力 学
并不改变原力系对刚体的作用。
·由此公理可导出下列推理:推理1 力的可传性



B
B F1
F1 B

F
= = F F2
A
A
A
F1 = -F2 = F
——
推理1 力的可传性:

作用在刚体上某点的力,可以沿着它的作用线
力 移到刚体内任意点,并不改变该力对刚体的作用.

受 力
刚F

析体
F
F F´ F´

大小、方向和作用点。
力 学
•力是有固定作用点的定位矢量.
受 2. 刚体:


在力的作用下不变形的物
析 体.(其内部任意两点之间的
距离始终保持不变)
* 刚体是实际物体被抽象化的理想的力学模型。
——
§1-2 静力学基本公理
静 力
公理1 力的平形四边形法则

公理2 二力平衡公理


公理3 加减平衡力系公理
——
受 力 分 析 示 例 (14)



A
60o
D




30o
C
如图所示,重物重G = 20 kN,用钢 B 丝绳挂在支架的滑轮B上,钢丝绳
的另一端绕在铰车D上。杆AB与BC 铰接,并以铰链A,C与墙连接。如 两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦 G 和滑轮的大小,试画出杆AB和BC以 及滑轮B的受力图。
周围物体。
力 约束力—约束物体作用于被约束物体上的力.


约束力的方向总是和所限制的位移方向相反,
由此可确定约束力的方向和作用线位置。
约束力的大小是未知的,在静力学中,可用平衡 条件由主动力求出。
——

力 学
工程中常见的
受 力
约束类型及其约束力


一、柔索约束
静 力 学
受 力 分 析
绳索对物体的约束反力,作用在接触点,方向沿 着绳索背离被约束物体.
FD
FCA C
F/ADY
F/ABY
D B F/B
F FB
FEY
FCBY
E
FEX
B
C
FCBX
——
练习题
A
C

画出杆AB的受力图。

F1
F2

α
A
B
F1
Байду номын сангаас
F1
B


AMB
B


F
A
C
F
F2
B
A
C
F
练习:图示结构中各杆重力均不计,所有接触处 均为光滑接触。试画出:各构件的受力图。 静 力 学
受 力 分 析
——
理论力学
理论力学:


是研究物体机械运动一般规律的科学。


静力学
力 三部分:

静力学—— 物体的受力分析;力系简化;以及受力物
——

受 体平衡时作用在物体上的力应满足的条件.



分 运动学—— 从几何角度研究物体运动(轨迹、

主讲教师:邹翠荣
析 速度、加速度),不研究物体运动的原因。
动力学—— 研究受力物体的运动与作用力之间
F´ 变 形
F
F´ 体
2
——
推理2 三力平衡汇交定理

作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两

个力的作用线汇交于一点,则此三力必在同一平

面内,且第三个力的作用线通过汇交点.
F1
F
受 力
A1
F2
F1
分 析
A A2
=
A
F2
A3
F3 F3
——
公理4 作用与反作用定律

作用与反作用力是两物体间的相互作用力。这



W
——


力 分 析
力 分 析
A B
取隔离体
FRA
FRB 画 受 力 图
受 力 分 析 示 例 (2)
静 力 学
受 力
A


F2 F1
F3
B
确定A、B二处的约束力
——



FAy

A

A

FAx

FF2 2
FF1 1
FF33
BB FRB
画取 受隔 力离 图体
8
——
——
受 力 分 析 示 例 (3)

受 力 分 析
当销钉与两个物体连接并且不要求画销钉受 力时,可将销钉归属在某一物体上。
——



NA
NB
受 力 分 析
10
——
AC BC
——

静 NAY


力、

NA
NB


——

NAX
力 分
N CY
N C′ Y

N AY
N CX
NC NB
N C′ X
N

C
N AX
受 力 分
整 体 的
析受


受 力 分 析 示 例 (13)
FC′X C FC′Y FOY
O
F
F′
FOX
D
FBY
FCX F
B FBX
——
受 力 分 析 示 例 (11)
静 力 学
画出AC、CB及整体受力图
F
FB F
C
B
C FC′X
受 力 分 析
FC′Y
FCY FB
N FCX C
B
N
FAY
FAY
A
FAX
A
FAX
受 力 分 析 示 例 (12)

三铰拱受力分析

FBy ′
FBy
FBx
FBx′ B F
B
BF
D
E
A
C
柔绳
受 力
D
FD
FE
E

A
C

FAx
FAy
FC
——
$ 思考题
? 图(b)受力图正确吗

力 学
AF
FA
AF
AF FA


FC
分 析
D CB
C
B
柔绳 (a)
(b) FB
FC C B
FB (c)
——
静 力 学
受 力 分 析
FCY C
A
FAX
FAY
FA′Y A FA′X




FAx
FAy
固 定 铰 支 座
5
——
——
静 力
F

受 力 分 析
滑槽与销钉
——
四、滚动支座约束
静 力 学
受 力 分 析
四、滚动支座约束














——
——
——
静 力 学
受 力 分 析
固定铰链支座
活动铰链支座
——
二力构件(杆):
静 两端用铰链连接;构件(杆)上没有力。
力 学
受 力 分 析
A FA
FC
表示法二:
——
受 力 分 析 示 例 (4)
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