基本概念和物体受力分析优秀课件

★常见约束类型和约束力特点
1光滑接触面 2柔性约束 3光滑圆柱铰链 4滚动支座 5光滑球铰链 6二力杆 7固定端 8其它
1光滑接触面(Smooth surface ) （动画）
1光滑接触面(Smooth surface )
（动画）
光滑面约束反力特点：方向沿接触面公法线，指向物体 。
2.柔性约束(Flexible constraint )
F1＝－F2
思考：如何定义二 力杆？
■ 静力学公理三（力的可传性）
公理3 加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变 原力系对刚体的作用。
推理1 力的可传性
作用在刚体上的力—滑动矢量
■ 静力学公理三（力的可传性）
推理1 力的可传性:作用在刚体上的力可沿其作用线 任意滑动。
思考：上图中两力沿其作用线滑动后是否等效？
D
F
A
BB E C
练习2
画各杆的受力图 （不计自重）
D
F
A
P
BB E
C
练习3
画出AB、BC、AD、AC 销钉A及整体受力图。未 画重力的物体的重量均不 计。
■ 练习和讨论
★ 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
本章作业
哈工大理论力学第六版 思考题1-5 习题1-1(d)(g)(l) 习题1-2(d)(e)(f)(i)(k)
■ 静力学公理三（三力平衡汇交）
推理2 三力平衡汇交定理
当刚体受到同平面内不平行的三力作用而平衡时 ，三力的作用线必汇交于一点 。
■ 静力学公理四
公理4 作用与反作用定律
两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反 ，作用线沿同一直线，分别作用在两个相互作用 的物体上。
FN A FN A
■ 静力学公理四
❖ 平衡：物体相对于惯性参考系保持静止或 匀速直线运动。 惯性参考系：地心参考系和日心参考系。
■ 静力学公理
公理1 力的平形四边形法则
矢量表达式为:
FR F1 F2
力三角形法则
■ 静力学公理一（思考）
思考：图示刚体受5个共点力作用， 如何合成？
力多边形
■ 静力学公理二（二力杆）
公理2 二力平衡条件
■基本概念1 ─刚体（区分）
变 形 体
对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件
■基本概念1─刚体（区分）
刚 体
研究塔吊不致倾倒，确定所需配重
■基本概念2─力（定义）
力：物体间相互的机械作用。
力是矢量。F、 F、 F 表示。
力系：作用于物体上的一群力。
力的分类：集中力和分布力； 主动力和被动力；外力和内力等。
缆索
柔束反力特点：方向沿索指向背离物体。
3.光滑圆柱铰链约束(smooth cylindrical pin )
3.光滑圆柱铰链约束(中间铰)
中间铰
3.光滑圆柱铰链约束(反力特点)
反力特点：用x和y方向的两个分力表示。
3.光滑圆柱铰链约束(向心轴承)
向心（径向）轴承
4.滚动支座
4.滚动（辊 轴）支座（又称可动铰)
基本概念和物体受力分析
第1章 基本概念和物体受力分析
■ 基本概念 ■ 静力学公理 ■ 约束和约束力 ■ 物体的受力分析 ■ 练习和讨论
■基本概念 1─刚体（实例）
F
F´
刚
体
F
F´
■基本概念1 ─刚体（变形体实例）
F
F´
变 形 体
■基本概念1 ─刚体（定义）
❖ 刚体：在力作用下，大小、形状不变的物体。 ❖ 一个理想化的力学模型。 ❖ 静力学的研究对象。 ❖ 变形体则在材料力学等学科中研究。
公理5 刚化公理
变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将其刚 化为刚体，其平衡状态保持不变。
■ 约束和约束力(自由体)
·自由体（非自由体） ：位移不受(受） 限制的物体。
自由体
非自由体
■ 约束和约束力(定义)
约束 (constraint) ：对非自由体的某些位移起 限制作用
的周围物体。
约束力(constraint force)或约束反力：约束作用于被约束物体 上的力。约束力的方向总是和所能够阻碍的位移方向相反。
W
FRA
FRB
取 画 隔 受 离 力图体
例2 画弯杆受力图
例2 画取 受隔 力离 图体
F1
F2
FAy FAx
F3 FRB
■ 物体的受力分析（小结）
画受力图的步骤 ：
☆ 选研究对象，取隔离体； ☆ 确定主动力或外加荷载； ☆ 根据约束性质确定约束力； ☆ 注意协调关系。
例3
1.画出圆盘的受力图；
2. AB 杆+BC 杆受力图； 3. AB 、BC 杆受力图；
例3
圆盘的受力图
W
FR2
FR1
例3
例3
AB+B C杆的受力图
B C杆的受力图
例3
FBx FBy
FBy ´ FBx ´
例3（简化）
二力杆
例3（简化）
FR1 ´
三力汇交
■ 练习和讨论（练习1）
画BC、AB、整体的受力图 （不计自重）
辊轴
(roller support)
5.球铰（链）(ball-socket joint)
F Rz
F Rx
F Ry
6.二力杆（two-force member)
二力杆：只有两处受力的平衡杆件。
7.固定端(fixed ends)
8.止推轴承等
8.止推轴承等
■ 物体的受力分析
例1
W
画球受力图
例1
Hale Waihona Puke Baidu
■基本概念2 ─力（分类）
集 中 力
concentrated force
汽车通过轮胎作用在桥面上的力
■基本概念2 ─力（分类）
分 布 力
distributed force
桥面板作用在钢梁的力
■基本概念 2─力（效应）
力的效应：外效应和内效应。 即运动效应和变形效应。
理论力学中只研究外效应。
■基本概念3 ─平衡