工程力学静力学课件第一章
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公理1 二力平衡公理
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = –F2 作用线共线， 作用于同一个物体上。
12
12
h
二力杆： 只在两个力作用下处于平衡的构 件叫二力构件或二力杆。
二力杆
13
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公理2 加减平衡力系原理
在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系， 并不改变原力系对刚体的作用效应。 推论1：力的可传性原理。 作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不 改变它对对刚体的作用效应。
17
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公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，若将此变形体刚 化为刚体，其平衡状态不变。
柔性体（受拉力平衡） 反之不一定成立．
刚化为刚体（仍平衡）
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
18
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思考 只适用于刚体的公理有哪些？ 二力平衡公理和加减平衡力系公理
19
h
§1–4 约束和约束反力
基本概念：
力情况，并分别画出平衡时各物体的受力图。
解：
TD
(1) 物体B 受两个力作用：
B
Q
(2) 球A 受三个力作用：
TE
(3) 作用于滑轮C 的力：
A P
NF
40
E AF
P
G
C
D B
TG C
NG
TG
h
例题1-2 等腰三角形构架ABC 的顶点A、B、C 都用铰链连 接，底边AC 固定，而AB 边的中点D 作用有平行于固定边AC 的力F，如图1–13(a)所示。不计各杆自重，试画出AB 和BC
10
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二.平衡
是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动的状态
平衡力系：若一力系使物体处于平衡状态，我们称这个力系为平衡力系。
三.刚体
在外力的作用下形状和大小都始终保持不变的物体。 或者在外力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。
11
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§1-3 静力学基本公理
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。
因此，作用于刚体上的力三要素为：大小，方向，作用线
14
h
例如下图中所示的小车，在A点作用力F和在B点
作用力F对小车的作用效果是相同的。
注意！！！
力的可传性原理只适 用于刚体，而不适用 于变形体
15
h
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 为一个合力。合力的作用点仍在该点，合 力的大小和方向是以这两个力为边所作的
21
h
绳索构成的约束
A
22
h
胶带构成的约束
23
h
链条构成的约束
24
h
2.光滑面约束 (光滑指摩擦不计)
约束力 作用在接触点处 方向 沿接触处的公法线，指向受力物体
25
h
光滑接触面约束实例
F F
26
h
光滑接触面约束实例
27
h
3. 固定铰链约束
28
h
固定铰链支座
A B
F A
B
29
h
4.活动铰链支座(辊轴约束）
A
FAy
FAx b)
38
h
§1–5 受力分析和受力图
画受力图的方法与步骤：
1、取分离体（研究对象） 2、画出研究对象所受的全部主动力（使物体产生
运动或运动趋势的力） 3、在存在约束的地方，按约束类型逐一画出约束
反力（研究对象与周围物体的连接关系）
39
h
例题1-1 在图示的平面系统中，匀质球A重为P，借本身重量和 摩擦不计的理想滑轮C 和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上， 绳的一端挂着重为Q 的物体B。试分析物体B、球A 和滑轮C 的受
平行四边形的 对角线来表示。 F RF 1F 2
推论2：三力平衡汇交定理 刚体受不平行的三力作用而平衡，则三 力作用线必汇交于一点且位于同一平面内。
16
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证明：
F1
A OB
F2
=Leabharlann Baidu
C
F3
F3
公理4 作用力和反作用力定律
FR12 F1
O
F2
C
两物体间相互作用的力，总是大小相等、作用线相同 而指向相反、分别作用在这两个物体上．
N
N
30
h 31
h
固定铰链支座
光滑圆柱铰链约束实例
32
活动铰链支座
h 33
5.轴承约束
a)
a)
h
轴承
轴
A
FAy
A
FAx
b)
c)
滑动轴承
轴
轴承
FAz
A
A
FAy
FAx b)
34
滚动轴承
h
滑动轴承的结构及约束反力
35
h
滚动轴承的结构及约束反力 向心轴承
36
h
止推轴承
37
h
a)
轴
轴承
FAz
A
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)
FA
千牛顿(kN)
9
h
4.力系：是指作用在物体上的一群力。
平面汇交（共点）力系 平面平行力系 平面力偶系 平面任意力系
空间汇交（共点）力系 空间平行力系 空间力偶系 空间任意力系
1、自由体： 能在空间作任意位移的物体。
2、非自由体：位移受到某些限制的物体。
3、约束：
由周围物体所构成的、限制非自由体 位移的条件。
4、约束反力： 约束对被约束体的反作用力。
5、主动力： 约束力以外的力。
20
h
常见的几种类型的约束
1.柔性体约束（柔索） 由柔软的绳索、链条和胶带构成的约束 特点：绳索类 只能承受拉力。 约束力方向： 沿绳索的中心线方向背离被约束的物体。 约束力: 作用在接触点
3
h
材料力学： Mechanics of material 主要研究物体在力的作用下的变形（内效应)
4
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理
静力学
论
物体在外力作用下的平衡规律
力
学
运动与动力学
物体在外力作用下的运 动规律，并建立运动与受力 之间的定量关系。
（力的外效应）
5
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工程力学静力学的研究内容
一、物体在力系作用下的平衡条件 二、力系的简化
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1.学时分配： 课堂教学
40学时
2.成绩分配： 平时 考试
30 % 70 %
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第一章 工程静力学基础
1
静力学基本概念
2
静力学公理
3
约束和约束反力
4 受力分析和受力图
8
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§1–1+2 静力学的基本概念
一、力的概念
1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变
物体的运动状态或使物体发生变形。
engineering mechanics
LOGO
工程力学 （静力学）
主讲老师： 陈险峙
Email： chenxianzhi1985@126.com Tel： 15120838577
2020/12/31
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1
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课程简介
工
理论力学
程
力
材料力学
学
2
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理论力学： Theoretical Mechanics 是研究物体机械运动一般规律的一门学科 机械运动：Mechanical Movement 是物体在空间的相对位置随时间的变化
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = –F2 作用线共线， 作用于同一个物体上。
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二力杆： 只在两个力作用下处于平衡的构 件叫二力构件或二力杆。
二力杆
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公理2 加减平衡力系原理
在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系， 并不改变原力系对刚体的作用效应。 推论1：力的可传性原理。 作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不 改变它对对刚体的作用效应。
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公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，若将此变形体刚 化为刚体，其平衡状态不变。
柔性体（受拉力平衡） 反之不一定成立．
刚化为刚体（仍平衡）
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
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思考 只适用于刚体的公理有哪些？ 二力平衡公理和加减平衡力系公理
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§1–4 约束和约束反力
基本概念：
力情况，并分别画出平衡时各物体的受力图。
解：
TD
(1) 物体B 受两个力作用：
B
Q
(2) 球A 受三个力作用：
TE
(3) 作用于滑轮C 的力：
A P
NF
40
E AF
P
G
C
D B
TG C
NG
TG
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例题1-2 等腰三角形构架ABC 的顶点A、B、C 都用铰链连 接，底边AC 固定，而AB 边的中点D 作用有平行于固定边AC 的力F，如图1–13(a)所示。不计各杆自重，试画出AB 和BC
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二.平衡
是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动的状态
平衡力系：若一力系使物体处于平衡状态，我们称这个力系为平衡力系。
三.刚体
在外力的作用下形状和大小都始终保持不变的物体。 或者在外力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。
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§1-3 静力学基本公理
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。
因此，作用于刚体上的力三要素为：大小，方向，作用线
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例如下图中所示的小车，在A点作用力F和在B点
作用力F对小车的作用效果是相同的。
注意！！！
力的可传性原理只适 用于刚体，而不适用 于变形体
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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 为一个合力。合力的作用点仍在该点，合 力的大小和方向是以这两个力为边所作的
21
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绳索构成的约束
A
22
h
胶带构成的约束
23
h
链条构成的约束
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2.光滑面约束 (光滑指摩擦不计)
约束力 作用在接触点处 方向 沿接触处的公法线，指向受力物体
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光滑接触面约束实例
F F
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光滑接触面约束实例
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3. 固定铰链约束
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固定铰链支座
A B
F A
B
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4.活动铰链支座(辊轴约束）
A
FAy
FAx b)
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§1–5 受力分析和受力图
画受力图的方法与步骤：
1、取分离体（研究对象） 2、画出研究对象所受的全部主动力（使物体产生
运动或运动趋势的力） 3、在存在约束的地方，按约束类型逐一画出约束
反力（研究对象与周围物体的连接关系）
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例题1-1 在图示的平面系统中，匀质球A重为P，借本身重量和 摩擦不计的理想滑轮C 和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上， 绳的一端挂着重为Q 的物体B。试分析物体B、球A 和滑轮C 的受
平行四边形的 对角线来表示。 F RF 1F 2
推论2：三力平衡汇交定理 刚体受不平行的三力作用而平衡，则三 力作用线必汇交于一点且位于同一平面内。
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证明：
F1
A OB
F2
=Leabharlann Baidu
C
F3
F3
公理4 作用力和反作用力定律
FR12 F1
O
F2
C
两物体间相互作用的力，总是大小相等、作用线相同 而指向相反、分别作用在这两个物体上．
N
N
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h 31
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固定铰链支座
光滑圆柱铰链约束实例
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活动铰链支座
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5.轴承约束
a)
a)
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轴承
轴
A
FAy
A
FAx
b)
c)
滑动轴承
轴
轴承
FAz
A
A
FAy
FAx b)
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滚动轴承
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滑动轴承的结构及约束反力
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滚动轴承的结构及约束反力 向心轴承
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止推轴承
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a)
轴
轴承
FAz
A
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)
FA
千牛顿(kN)
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4.力系：是指作用在物体上的一群力。
平面汇交（共点）力系 平面平行力系 平面力偶系 平面任意力系
空间汇交（共点）力系 空间平行力系 空间力偶系 空间任意力系
1、自由体： 能在空间作任意位移的物体。
2、非自由体：位移受到某些限制的物体。
3、约束：
由周围物体所构成的、限制非自由体 位移的条件。
4、约束反力： 约束对被约束体的反作用力。
5、主动力： 约束力以外的力。
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常见的几种类型的约束
1.柔性体约束（柔索） 由柔软的绳索、链条和胶带构成的约束 特点：绳索类 只能承受拉力。 约束力方向： 沿绳索的中心线方向背离被约束的物体。 约束力: 作用在接触点
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材料力学： Mechanics of material 主要研究物体在力的作用下的变形（内效应)
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理
静力学
论
物体在外力作用下的平衡规律
力
学
运动与动力学
物体在外力作用下的运 动规律，并建立运动与受力 之间的定量关系。
（力的外效应）
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工程力学静力学的研究内容
一、物体在力系作用下的平衡条件 二、力系的简化
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1.学时分配： 课堂教学
40学时
2.成绩分配： 平时 考试
30 % 70 %
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第一章 工程静力学基础
1
静力学基本概念
2
静力学公理
3
约束和约束反力
4 受力分析和受力图
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§1–1+2 静力学的基本概念
一、力的概念
1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变
物体的运动状态或使物体发生变形。
engineering mechanics
LOGO
工程力学 （静力学）
主讲老师： 陈险峙
Email： chenxianzhi1985@126.com Tel： 15120838577
2020/12/31
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课程简介
工
理论力学
程
力
材料力学
学
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理论力学： Theoretical Mechanics 是研究物体机械运动一般规律的一门学科 机械运动：Mechanical Movement 是物体在空间的相对位置随时间的变化