建筑力学1-1

重点内容： 1. 了解力的概念，在受力分析中会正确应用力的概念 2. 了解常见的约束类型；能熟练的画出其约束反力 3. 能熟练的画出指定研究对象的受力图
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§1-1 基本概念
一、力的概念
1．定义：力是物体相互间的一种机械作用。它能使物体 的机械运动状态发生改变，同时还使物体产生变形。
体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。
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§1-3 约束和约束反力
一些概念
自由体：位移不受限制的物体叫自由体。
非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。 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。
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
力的单位： 国际单位制：
牛顿(N),千牛顿(kN)
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§1-1 基本概念
二、刚体
就是在力的作用下，大小和形状都不改变，且内部各点 距离不变的物体。相关的其它概念：质点、质点系
三、平衡
因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线
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§1-2 静力学公理
公理3 力的平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力可合成 一个合力，此合力也作用于该点，它的大 小和方向由以原来两个力矢量为邻边所构 成的平行四边形的对角线来表示。
R F1 F2
合力等于两分力的矢量和。
(1)物体的受力分析和力系的等效简化；
(2)力系的平衡条件及其应用。
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静力学公理
公理1 二力平衡公理 公理2 加减平衡力系原理 推论：力的可传性
公理3 力的平行四边形法则 推论：三力平衡汇交定理
公理4 作用和反作用定律
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
§1-2 静力学公理
公理2 加减平衡力系原理
在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任何一个平衡力 系，并不改变原力系对刚体的作用。
仅对刚体成立，对变形体不成立。
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§1-2 静力学公理
推论：力的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一
点，而不改变该力对刚体的效应。
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。
四、力系的概念
是指同时作用在物体上的一群力。
平面力系、空间力系、汇交力系、平行力系、一般力系等
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§1-1 基本概念
平衡力系：使物体处于平衡状态的力系。
等效力系：若两个力系分别作用于同一物体上，其效应相 同，则这两个力系互为等效力系。
五、静力学研究的两个基本问题
1、作用在刚体上的力系的等效简化； 2、力系的平衡条件。
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§1-2 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。
公理1 二力平衡公理
作用于同一刚体上的两个力，使刚体平衡的充分必要条件是：
★这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | ； ★方向相反 F1 = –F2 ； ★作用线共线。
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§1-2 静力学公理
说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的 ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件
③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
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二力杆
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建筑力学（一）
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建筑力学包括理论力学、材料力学和结构力学三门学科。
理论力学的研究对象为刚体，即受力后几何形状不发生 改变的物体。研究的是刚体机械运动的一般规律。
材料力学的研究对象是单根杆件（弹性体）。研究杆件 的强度（拉压、扭转、弯曲、剪切）、刚度（变形）和稳定 性。
结构力学的研究对象是杆件体系（杆系）。研究杆系结 构的组成规律，以及杆系结构在外荷载作用下的强度（轴力、 剪力、弯矩）、刚度（位移）和稳定性。
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§1-2 静力学公理
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），则平衡状态保持不变。
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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。
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目录：
小结一下
1．力的定义、力的效应及力的三要素; 2. 刚体 3. 平衡 4. 力系 5. 静力学研究的两个基本问题
[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，
2022/3/22 ∴ 三力 F1 , F2 , F3 必汇交，且共面。
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§1-2 静力学公理
公理4 作用和反作用定律
等值、反向、共线、异体、且同时存在。 [例] 吊灯
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物体机械运动是指物体在空间的位置随时间的 变化。平衡是机械运动的特殊情况，对于土建类专 业来说，该部分是非常重要的。
理论力学的内容，一般分为静力学、运动学和 动力学三部分。静力学研究物体平衡时作用于其上 的诸力之间的关系；运动学研究物体机械运动的几 何特征而不涉及到力的作用；动力学研究物体的机 械运动与所受的力之间的关系。
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§1-2 静力学公理wk.baidu.com
力的分解： F F1 F2
力的正交分解：
F Fx Fy
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§1-2 静力学公理
推论：三力平衡汇交定理
刚体在不平行的三力作用下平衡时，此 三力的作用线必共面且交汇于一点。（特殊 情况：如果我们认为平行力系是在无穷远处 交汇，那么本推论也适用于平行力系。）
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静力学：研究物体在力系作用下平衡 规律的科学
静力学主要研究： 1. 力系的简化 2. 力系的平衡条件
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建筑力学（1）讲授内容
▪ 第一章 1-1，1-2，1-3，1-4 ▪ 第二章 2-1，2-2，2-3 ▪ 第三章 3-1，3-2，3-3，3-4，3-5 ▪ 第四章 4-4
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第一章 静力学基本知识与物体的受力分析
§1–1 基本概念
§1–2 静力学公理
§1–3 约束与约束反力
§1–4 物体的受力分析与受力图
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第一章 学习目的和要求
通过本章学习，了解力、刚体、平衡的概念；了 解各种常见的约束类型性质；能熟练画出各类约束的 约束反力；能熟练的画出制定物体的受力图。