汽车常用构件力学分析

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，
二力构件的实例
• 在进行构件受力分析时，能正确判断其 是否为二力构件，可使问题顺利解决。 这点很重要！
F1
A
F1 C
B
D
F2
F2
二、公理二（加减平衡力系公理）
在作用于刚体的给定力系上，加上或减去一个 平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。
2. 力的效应： ①运动效应(外效应)
外效应：使物体的运动状态发 生改变（速度的大小或方向改变）；
②变形效应(内效应)。
内效应：使物体的 形状发生改变（变形）
•力的作用效应：
* 运动效应或外效应 *变形效应或内效应
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4、力的三要素
力对物体的作用效果取决于力的大小、方向与作用点
我们称之为力的三要素
– 若一个力和一个力系等效，则这个力就称为该 力系的合力；力系中的每个力就称为力系的分 力；
– 将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力 的过程，称为力系的简化。
静力学公理
公理:人们在长期生活和生产实践中长期积累的 经验总结，符合客观实际的最普遍，最一般
的规律。无须证明而为人们所公认的结论。
静力学公理概括了力的各种性质，是静力分析 的理论基础
二力构件的受力特点：二力构件平衡时其所受 的两个力作用线必然沿着两个作用点的连线且 大小相等，方向相反
明确二力构件的受力特点，可以在进行物 体的受力分析时判断未知力的方向。
二 力杆：形状为杆件的二力构件，简称为二力杆。
最简单的平衡力系
• 二力平衡公理揭示了作用于物体上最简单的
力系平衡时所应满足的条件。
• 一、公理一：二力平衡公理
–作用于刚体上的两个力使刚体平衡的必要 和充分条件是：这两个力的大小相等、方 向相反、作用线重合。简称“等值、反向、 共线”。
–矢量式：F1=－F2；
F1
F2
例如：
A
B
D
C
A
B
D C
二力构件 仅受两个力作用而处于平衡的物体
FD D
C FC
A C
D
B
FCCFD DFra bibliotek(c)
汽车常用构件 力学分析
第一章 构件静力分析
• 研究对象：
平衡状态的刚体或刚体系统
• 研究内容：
①物体的受力分析； ②力系的简化； ③物体在力系作用下处于平衡的条
件及其在工程实践中的应用。
教学目标:
1）了解静力分析的基础知识，掌握基本 概念和定理。 2）掌握构件（物体）的受力分析方法， 并能正确地画出构件或物系的受力图。 3）认识构件（物体）的平衡规律，掌握 应用平衡条件求解工程力学问题的方法。
P1
P2
P1
P2
F2
若
P3
{P1, P2
,,
Pm
}

{0}
F1 P3
则 {F1, F2,, Fn} {F1, F2,, Fn, P1, P2,, Pm}
这一公理是研究力系等效变换的理论基础
推论：力的可传性原理
作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内的 任意一点，并不改变该力对刚体的作用效应。
力系的分类：
平面力系：力的作用线均在同一个平面内 汇交力系：力的作用线汇交于一点； 平行力系：力的作用线相互平行；
一般力系：力的作用线既不完全汇交， 又不完全平行；
空间力系 汇交力系 平行力系 一般力系
空间任意力系
空间平行力系
空间汇交力系
合力和分 力
• 合力：
二、刚体
F
变形体
F
F
FF
F
FF
二、刚体
刚体：在力的作用下，其物体 内部任意两点之间的距离始终 保持不变
就是在力的作用下，大小和形状 都不变的物体。
Q
W
AB
DC
F
G
刚体是静力学中理想化的力学模型
实践证明：将物体抽象为刚体可使力学分析大大简化 且结果足够精确，既是工程分析允许的,也是认识力学 规律所必需的。但刚体这一模型的使用是有条件和范 围的,即在静力学范围内构件可看作刚体.
三要素之一发生改变，力的作用效应随之改变
观察试验：手推粉笔盒


FA
FB

F
C
一.力的概念
静力分析基本概念
5、力是矢量，既有大小又有方向（书写和作图都 须注意）
集中力
分布力 （ 力F用有向线段表示）
力的单位：
F
A
国际单位：牛顿（ N ）
或千牛（KN）
特别提示：
FF
印刷体中的 矢量书写
手写体中的 矢量书写
A F
B加
F A
F B
F
减
F
A
B
推论：力的可传性原理
作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内 的任意一点，并不改变该力对刚体的作用效应。
应用:加减平衡力系原 理及其推论是力系简化 的重要依据之一。
三、公理三（力的平行四边形法则）
F1
FR
F2
力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的 两个力可以合成为一个 合力，合力的作用点仍 作用在这一点，合力的 大小和方向由这两个力 为邻边所构成的平行四 边形的对角线确定。
刚体是一种理想化的力学模型。实际物体在力的作用下都 会产生程度不同的 变形。
静力学中提出刚体概念的意义
C
A
B
A
l
B
C
P
l’
l’ ＜ l
微小的变形对研究物体的平衡问题影响很小，可以略去， 使问题的分析大为简化。
三、平衡
定义： 物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动 状态。 平衡是相对的，是运动的特例，平衡的规律远比 一般规律简单。工程上有很多平衡问题。 建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称为 惯性参考系。
第一节 静力分析的基本概念与 定理
力的作用例子 – 力的概念是人类在长期的生产生活中逐渐建立
的； – 力与日常生活和生产劳动密不可分； – 力作用的例子：万有引力、汽车动力、打球、
人们的推、拉、投、走路、跑步等；
一、力Force的概念
1、定义：力是物体间的相互作用。其效果是使物 体的运动状态发生改变或使物体发生变形 说明
矢量表示法：FR=F1+F2
力是矢量，应按矢量的运算法则进行运算。
力三角形法则
F2
FR
A
F1
A
FR F2
F1
F2 A
F1 FR
三、公理三（力的平行四边形法则）
平衡力系： 一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称 为平衡力系。 力系使物体平衡而需要满足的条件称为力系平衡 条件。
四、几个与力相关概念 力 系: 作用在物体上的一群力 等效力系: 对同一刚体产生相同作用效果的力系
F3 Fn
Pm
F1
F2
P2 P1
{F1, F2 ,, Fn} {P1, P2 ,, Pm}