工程力学-刚体静力学

当研究物体在力系作用下的内部效应时，不能忽略物体变 形的作用，这正是材料力学研究的问题。
力对刚体wk.baidu.com作用效果: 平动 和 转动
刚体静力学
平动: 刚体在力的作用下沿某一方向的直线运动的状态发生改变。
平动特点：刚体内任意两点的连线在运动过程中保持平行。
平动效果由作用在刚体上的力的大小和方向来衡量 F ma
平面
空间
5、轴承 向心轴承
止推轴承
力系
若干力组成的系统称为力系。若一个力和一个力系等效， 则此力称为该力系的合力，力系中每个力称为力系的分力。
将一个复杂力系简化成一个简单力系或一个力的过程，称 为力系的简化。
平面汇交力系
FR Fi
平面力偶系
Fx 0 Fy 0
Mi 0
M M
A B
( (
F F
) )

0 0
MC (F ) 0
A, B,C 三个取矩点，不得共线

Fx M
A(
0 F
)

0
A, B 两个取矩点连线
M B (F ) 0
不得与投影轴垂直
空间汇交力系
F R
F i
Fx 0
Fy 0 Fz 0
空间力偶系
M Mi
Mx 0 My 0 Mz 0
空间平行力系
Fz 0
M (F) 0 x
M y(F) 0
空间任意力系
Fi F
Mi MO (Fi )
Fx 0,Fy 0,Fz 0



M x (F) 0, M y (F) 0, M z (F) 0
（3）可动铰支座 在固定铰支座的底部安放若干滚子，并与支撑面连接，则构成 了活动铰支座约束，又称辊轴支座。
二力杆约束
构造特点：杆件自重不计，杆件上不受其它任何外力作用， 杆件两端均用铰链与周围物体相连接。
杆件可以是直杆，也可以是曲杆。二力杆约束又称链杆约束。
4、固定端约束
构造特点：杆件的端部与周围物体进行刚性连接，限制了 物体沿约束处作任何方向的移动和转动。
平动平衡：静止或者匀速直线运动 F 0 a 0
转动: 刚体在力的作用下绕一根轴匀速或者加速旋转。 转动特点：刚体上所有点都绕某一条直线作圆周运动。
定点转动(陀螺)、定轴转动(门)、平面运动(车轮) 转动效果由作用在刚体上的力对转轴的矩的大小和方向来衡量
M J
转动平衡：静止或者匀速转动 M 0 0
M F d 2 1 F d 2ABC 2
方向垂直于( F , F’ )作用线所构成的平面（即力 偶作用面），指向由右手螺旋法则确定。
约束反力: 是指限制、阻碍物体的运动或运动趋势的力。 约束反力的方向与其所限制运动的方向相反
1、柔性约束
（1）约束在工程应用中实例: 绳索、皮带等；
（3）约束反力的特点：沿接触面的公法线，通过接触点， 指向被约束物体的支承力，是压力。
3、圆柱型铰链约束 构造特点：两个带圆孔的物体，用光滑的圆柱型销钉相连接，
一般根据被连接物体的形状、位置可分为： （1）中间铰 （相联的构件两端都不固定）
（2）固定铰支座 （相联的构件两端有一端固定） 将中间铰约束中的某一构件，换成支座，并与基础固定，则构 成了固定铰支座约束。
作用力与反作用力 内力
（2）约束的特点：只能限制物体沿柔索伸长方向的运动；
（3）约束反力的特点：沿柔索中心线，指离被约束物体， 仅能承受拉力，不能承受压力。
2、光滑接触面
（1）约束在工程应用中实例: 物体放置在光滑地面上或搁 置在光滑槽体内；
（2）约束的特点：被约束物体可沿接触面滑动，但不能沿 接触面公法线方向压入接触面；
主动力: 是指使刚体产生运动或有运动状态变化趋势的力 集中力
分布力
集中力偶
P l x q dx 1 ql h 2 l
0l
2
3
集中力偶
力偶是自由矢量，用 M ( F , F’ )表示
（1） 大小：力与力偶臂的乘积； （2） 方向：转动方向； （3） 作用面：力偶作用面。
M rBA F
平面平行力系
Fy 0 M A(F ) 0
各力不得与投影轴垂直
M A(F ) 0 M B (F ) 0
A, B 两点连线不得与各力平行
平面任意力系
一般式 二矩式

Fx Fy

0 0
M A(F ) 0
三矩式

力的定义: 1. 力是物体间的相互机械作用 2. 力对物体作用效应：
运动状态发生改变 —— 运动效应 （外效应） 形状尺寸发生改变 —— 变形效应 （内效应） 3. 力的三要素： 决定力对物体的作用效应 力的大小、方向、作用点（线、面）
当研究物体在力系作用下的外部效应时，忽略变形并不影 响物体的平衡问题研究，静力学研究对象是刚体，一般称为刚 体静力学。