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静力学精品PPT课件
座
固定 端约 束
类似如房屋的雨蓬嵌入墙内、电线杆 下段埋入地下等，其结构或构件的一 端牢牢地插入支承物里而构成的约束
单元1 静力学基础
实例图
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任务1 绘制构件的受力图
4. 物体的受力分析和受力图
三力平衡汇交定理:它论证了作用于物体同一平面内的三个互不平行的力平衡 的必要条件，即三力必汇交于一点。
图例
力的外效 应
如图所示，足球受力后运动状态发生改变， 我们将力使物体的运动状态发生改变的效应 称为力的外效应。
力的内效 应
如图所示，弹簧受压后发生压缩变形，我们 将力使物体的形状发生变化的效应称为离得 内效应。
单元1 静力学基础
任务1 绘制构件的受力图
2. 静力学公理
作用力和反作用力（公理一）：物体A向物体B施加作用力时，B对A具有反作用力。这
单元1 静力学基础
a)
b)
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公理
公理三 加减平衡力 系公理
公理四 力的平行四 边形公理
任务1 绘制构件的受力图
示意图
应用
力的可传性原理——作用于刚体的力可以沿 其作用线滑移至刚体的任意点，不改变原力对 该刚体的作用效应。
三力平衡汇交定理——若作用于物体同一平 面上的三个互不平行的力使物体平衡，则它们 的作用线必汇交于一点。
三力构件——只受共面的三个力作用而平衡 的物体。
单元1 静力学基础
退出 首页
任务1 绘制构件的受力图
3.约束与约束反力
约束：物体（或构件）受到周围物体（或构件）限制时，这种限制就称为约束。 约束反力：当某一物体沿某一方向的运动受到限制时，约束必然对该物体有力轴承中的滚动体在保持架和内外圈的槽内 的运动受限制，物体在空间的运动受到某些限制。
《静力学专题》课件
02 静力学分析方法
力的平衡分析
力的平衡分析
通过分析物体所受的力，确定物体在静止或匀速直线运动状态下 的受力情况。
力的平衡分析步骤
确定研究对象、分析受力情况、建立平衡方程、求解未知量。
力的平衡分析的应用
解决各种工程实际问题，如桥梁、建筑、机械等领域的结构稳定性 问题。
力矩平衡分析
力矩平衡分析
01
通过分析物体所受到的力矩，确定物体在旋转或角速度运动状
态下的受力情况。
力矩平衡分析步骤
02
确定研究对象、分析受力情况、建立力矩平衡方程、求解未知
量。
力矩平衡分析的应用
03
解决各种工程实际问题，如旋转机械、航空航天、车辆等领域
的设计和稳定性问题。
力的分布分析
力的分布分析
通过分析物体上力的分布情况，了解物体在不同位置的受力情况 。
学提供了更深入的理解和更广泛的应用。
静力学与流体力学
要点一
总结词
静力学与流体力学在研究流体平衡和稳定性方面有共同之 处，两者在理论和方法上相互借鉴。
要点二
详细描述
流体力学主要关注流体（液体和气体）的运动状态和受力 情况，而静力学则关注物体在静止或平衡状态下所受的力 。在研究流体平衡和稳定性方面，静力学中的一些基本原 理，如力的平衡和力矩平衡，可以应用于流体的平衡和稳 定性分析。此外，流体力学中的一些概念，如流体压力、 流速和流量等，也为静力学提供了更深入的理解和更广泛 的应用。
《静力学专题》ppt课 件
目录
Contents
• 静力学基础 • 静力学分析方法 • 静力学应用 • 静力学与其他学科的交叉
01 静力学基础
静力学的基本概念
《静力学专题》课件
静力学与材料科学
研究生物组织的力学特性，如骨骼和肌肉的结构与功能。
静力学与生物医学
研究不同尺度下结构的力学行为，从微观到宏观。
多尺度建模
考虑材料非线性、几何非线性和接触非线性等因素，提高模型的精度和可靠性。
非线性分析
将静力学与流体力学、热力学等其他物理场进行耦合，研究多场作用下的复杂现象。
多物理场耦合
总结词
结构静力学分析是静力学的一个重要应用领域，主要研究结构物在静力载荷作用下的应力、应变和位移等响应。通过对结构的静力学分析，可以评估结构的承载能力和安全性，为结构设计提供依据。
详细描述
总结词
对机器和设备在静止状态下的受力情况和变形进行分析。
详细描述
机器与设备的静力学分析是确保机器和设备在静止状态下稳定运行的关键。通过对机器和设备的静力学分析，可以了解其在静止状态下的受力情况和变形，从而优化设计，提高机器和设备的性能和寿命。
03
力的分布分析在工程实际中应用广泛，如桥梁、建筑等领域。
01
力的分布分析是静力学中较为复杂的一种分析方法，用于研究力在物体上的分布情况。
02
力的分布分析需要考虑力的分布规律、传递路径和传递方式等因素，以及力的分布对物体变形和运动状态的影响。
03
静力学应用
对结构物在静力载荷作用下的应力、应变和位移等的分析。
总结词：静力学的稳定性问题主要研究在静力载荷作用下，结构的稳定性、平衡状态和失稳条件。
Байду номын сангаас
总结词：静力学与其他物理场之间存在密切的联系和相互影响，如流体力学、电磁学、热力学等。
05
静力学的发展趋势与展望
研究流体与固体的相互作用，如流体对结构物的冲刷和侵蚀。
研究生物组织的力学特性，如骨骼和肌肉的结构与功能。
静力学与生物医学
研究不同尺度下结构的力学行为，从微观到宏观。
多尺度建模
考虑材料非线性、几何非线性和接触非线性等因素，提高模型的精度和可靠性。
非线性分析
将静力学与流体力学、热力学等其他物理场进行耦合，研究多场作用下的复杂现象。
多物理场耦合
总结词
结构静力学分析是静力学的一个重要应用领域，主要研究结构物在静力载荷作用下的应力、应变和位移等响应。通过对结构的静力学分析，可以评估结构的承载能力和安全性，为结构设计提供依据。
详细描述
总结词
对机器和设备在静止状态下的受力情况和变形进行分析。
详细描述
机器与设备的静力学分析是确保机器和设备在静止状态下稳定运行的关键。通过对机器和设备的静力学分析，可以了解其在静止状态下的受力情况和变形，从而优化设计，提高机器和设备的性能和寿命。
03
力的分布分析在工程实际中应用广泛，如桥梁、建筑等领域。
01
力的分布分析是静力学中较为复杂的一种分析方法，用于研究力在物体上的分布情况。
02
力的分布分析需要考虑力的分布规律、传递路径和传递方式等因素，以及力的分布对物体变形和运动状态的影响。
03
静力学应用
对结构物在静力载荷作用下的应力、应变和位移等的分析。
总结词：静力学的稳定性问题主要研究在静力载荷作用下，结构的稳定性、平衡状态和失稳条件。
Байду номын сангаас
总结词：静力学与其他物理场之间存在密切的联系和相互影响，如流体力学、电磁学、热力学等。
05
静力学的发展趋势与展望
研究流体与固体的相互作用，如流体对结构物的冲刷和侵蚀。
工程力学第1章静力学基本概念与物体的受力图(共71张精选PPT)
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
1.1 基本概念
1.2 力矩与力偶
1.3 约束与约束反力 1.4 物体的受力图
思考与练习
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
1.1 基 本 概 念
1.1.1 力的概念 力是物体间相互的机械作用。物体间相互的机械作用大致可分为
两类:一类是物体直接接触的作用，另一类是场的作用。这种作用使 物体的运动状态或形状尺寸发生改变。物体运动状态的改变称为力的 外效应或运动效应，物体形状尺寸的改变称为力的内效应或变形效应。
MＯ(F)=Fh=150×320=48 000 N·mm=48 N·m 在(b)种情况下，支点O到力F作用线的垂直距离h=l cos30°， 力F 使锤柄绕O点顺时针转动，则力F对O MＯ(F)=-Fh=-150×320×cos30°=-41 568 N·mm=-41.568 N·m
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
可见，力的作用点对刚体来说已不是决定力作用效应的要素。因此，作 用于刚体上的力的三要素是力的大小、方向和作用线。
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
F A
B ＝A
F B
图 1.5
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
性质三
作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的作 用点仍在该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行 四边形的对角线来确定，如图1.6(a)所示。其矢量表达式为
标轴x、y上的单位矢量。
如图1.2所示，由力F的起点A和终点B分别作x轴的垂线， 垂足分
别为a、b，线段ab冠以适当的正负号称为力F在x轴上的投影，用Fx表
示，即
Fx=±ab
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
1.1 基本概念
1.2 力矩与力偶
1.3 约束与约束反力 1.4 物体的受力图
思考与练习
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
1.1 基 本 概 念
1.1.1 力的概念 力是物体间相互的机械作用。物体间相互的机械作用大致可分为
两类:一类是物体直接接触的作用，另一类是场的作用。这种作用使 物体的运动状态或形状尺寸发生改变。物体运动状态的改变称为力的 外效应或运动效应，物体形状尺寸的改变称为力的内效应或变形效应。
MＯ(F)=Fh=150×320=48 000 N·mm=48 N·m 在(b)种情况下，支点O到力F作用线的垂直距离h=l cos30°， 力F 使锤柄绕O点顺时针转动，则力F对O MＯ(F)=-Fh=-150×320×cos30°=-41 568 N·mm=-41.568 N·m
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
可见，力的作用点对刚体来说已不是决定力作用效应的要素。因此，作 用于刚体上的力的三要素是力的大小、方向和作用线。
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
F A
B ＝A
F B
图 1.5
第1章 静力学基本概念与物体的受力图
性质三
作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的作 用点仍在该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行 四边形的对角线来确定，如图1.6(a)所示。其矢量表达式为
标轴x、y上的单位矢量。
如图1.2所示，由力F的起点A和终点B分别作x轴的垂线， 垂足分
别为a、b，线段ab冠以适当的正负号称为力F在x轴上的投影，用Fx表
示，即
Fx=±ab
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F
怎样确定O、B二处的受力？
A 处固定 F
怎样确定 A 处的受力？
D、E 二处为活页铰链
E F D
怎样确定 D、E 二处的受力？
对于一定的牵引力
怎样确定配重 W 或滑轮位置？
对于处于某一 位置的机械臂
A
怎样确定A、B、G三处的受力？
第1章 静力学基础
基本概念和静力学公理
一、三个基本概念 1、刚体
F
刚
体
F
F´ F
F´
变
形
F´ 体
F
F´
变 形 体
对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件
刚 体
研究塔吊不致倾倒，确定所需配重
2、力的概念
力对物体的作用效应分为运动效应和变形效应 变形效应与物体在力作用下的变形有关，非刚体 力学研究范畴，如材料力学、弹性力学等
力使物体产生两种运动效应
若力的作用线通过物体的质心， 则力将使物体在力的方向平移
试分析下列结构中各构件的受力；讨论哪些 构件属于二力构件与 三力汇交
※ 介绍： 作用力与反作用力定律 刚化原理
约束与约束 力
一、概念
1、自由体
2、非自由体5、约束力的特征
作用点为连接物体的接触点，约束力的方向与 物体相对运动方向相反
主动力的大小和方向一般是事先给定的，彼此是独 立的；
力的作用点是物体相互作用位置的抽象化
力是矢量，用F表示 矢量的模表示力的大小；用F表示 矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向；F0 矢量的始端（或未端）表示力的作用点。
力矢量可在三维坐标系统内解析表达（两种方法）
实际载荷的简化 （表面力）
※ 载荷的分类
集
可也分可为按体照积载荷力和的表作面用力方中式分为
A
B
对于只能受拉、不能受压的柔性体，上述二力平衡条 件只是必要的，而不是充分的。
在两个力作用下保持平衡的构件称为二力构件，简称 二力杆。二力杆可以是直杆，也可以是曲杆。
3、加减平衡力系原理
平衡力系即为零力系 在承受任意力系作用的刚体上，加上任意平衡力 系，或减去任意平衡力系，都不会改变原来力系对刚 体的作用效应。
两个或两关汇个系交以， 力上力系、系的力还力可偶组分系成为、的（平力空行间力的或系系平、统面任称）意为力系，由 n个力所组成的力系力等系，可以用记号{Fi}表示。
力系的分类及与力系有关的概念
如果力系中的所有力的作用线都处于同一平面内， 这种力系称为平面力系
两个力系如果分别作用在同一刚体上，所产生的运 动效应是相同的，这两个力系称为等效力系
制物体沿绳索伸长方向的位移，只能承受拉力，不 能承受任何轴向压力和横向力。
FT
约束力作用在与 物体的连接点上，作
用线沿柔索方向，背
向物体。通常用FT 表示。
滑 轮 缆 索
带 轮 、 链 轮
2、光滑刚性面约束（光滑表面接触）
光滑指无摩擦或摩擦力可以忽略
光滑刚性面约束特 点：这种约束不能阻 止物体沿接触点切面 任何方向的运动或位 移，而只能限制沿接 触点处公法线指向约 束方向的运动或位移 。
作用于刚体并使之保持平衡的力系称为平衡力系， 或称为零力系
二、三个静力学公理
1、力的平行四边形法则
力的矢量和法则，可发展成为三角形法则
可用于汇交力系的几何加和，求合力
n
FR=
i=1
Fi
2、二力平衡原理
二力平衡与二力构件
作用在刚体上的两个力平衡的必要与充分条件是： 两个力大小相等、方向相反、并沿同一直线作用
光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公 法线并指向被物体。一般用FN表示
FR
FN
FN´
FR
滑槽与销钉
3、光滑铰链约束
铰链约束的定义
铰 铰
将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接起来， 称为中间铰约束
注意，图中的FR才是真正的约束力，满足光滑表面接触 约束特征，但其方向无法事先确定，故受力分析时将其向 坐标轴向投影得到Fx和Fy作为等效约束力分量。
约束力的方向和作用点一般事先可知，但大小通常 是未知的，需要根据平衡条件或动力学方程事后确定。
物体受力分析就是要正确地表示出约束力的作用线 或力的指向
二、典型约束与其约束力
约束力的方向和作用线与约束的类型、性质有关， 工程中实际约束可以概括为以下几类典型力学模型。
1、柔索约束
弯曲刚度为零的绳索，一定条件下的力学简化模型 如链条、皮带、钢丝绳等。约束特点：只能限
得到物体所受到的力，包括主动力和 约束力，其中以约束力为主。力的作 用点和方向
得到简化后的力系，终极目标为一 个合力和一个合力偶
对简化后的力系，采用平衡条件求 解平衡方程，得到约束力的大小
静力学的主要数学方法
矢量代数 微积 分
关于受力分析－问题
我们是否能够采用高中物理和大学物理中的知识来 判明结构中各物体所受的力？
Nanjing University of Technology
第一篇 静力学
静力学研究物体的受力与平衡的一般规律
静力学的研究模型是刚体 平衡是运动的特殊情形，是指物体对惯性参考 系保持静止或作匀速直线平动 力系指作用在物体上的相互有关的力的集合
静力学的主要内容
受力分 析 力系的等效 力系的简化 力系的平衡
静载F1 荷和动F2载荷
力
其中工程力学中涉及到的动载荷
主要为冲击载荷和交变载荷
汽车通过轮胎作用在桥面上的力
分 布 力
桥面板作用在钢梁的力
通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强 弱程度，称为载荷集度，用q表示，单位为N／m。
3、力系的概另当外然念，与根此据定其义中类力似的还相可互定位义置空、间指力向系
若力的作用线不通过 物体质心，则力将使物体既 发生平移又发生转动
力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作 用点三要素
力的大小反映了物体间相互作用的强弱程度。 单位为 “牛顿”简称“牛”，英文字母N和kN分 别表示牛和千牛
力的方向指的是静止质点在该力作用下开始运 动的方向。沿该方向画出的直线称为力的作用线， 力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向
FB FB
力的可传性
刚体力学中，只要保持力的大小和方向不变， 将力的作用点沿力的作用线移动，刚体的运动效应 不会发生变化。
加减平衡力系原理
作用在刚体上的力可以沿作用线移动，为滑移矢。
力的可传性对于变形体并不适用！ 力的可传性只限于研究力的运动效应。
三力平衡汇交原理
作用在平衡刚体上、作用线处于同一 平面内的三个互不平行力的作用线必定汇 交于一点