第一章 静力学基本概念与公理优秀课件

3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条 件，并应用这些条件解决静力学实际问题 ．
n研究对象---刚体
第一章 静力学基本概念和物体 的受力分析
1，基本概念
刚体—在任何情况下都不发生变形的物体。它是一种理想化 的力学模型。
力---物体间相互的机械作用。 力的效应---内效应（变形效应）
外效应（运动效应）。 力的三要素:大小，方向，作用点位置。 力的分类；分布力，集中力。 力的表示；矢量。
当刚体在三个力作用下平衡时，若其中两力的 作用线汇交于某点，则第三力的作用线必定在 同一平面内，且也通过这个点。
公理四 (作用和反作用公理) 任何两个物体间的相互作用力，总是大小相等，
方向相反，沿同一直线，并同时分别作用于这两个 物体上。
公理五 (刚化公理) 设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则
作用于刚体上的力的三要素： 大小、方向和作用线位置
公理三（力的平行四边形定律）
作用于物体上同一点的两个力可以合成 为作用于同一点的一个力，即合力。合
力矢由原两力的矢为邻边而作出的力平
行四边形的对角矢来表示。F2
R
矢量表达式：R= F1+F2
A
F1
亦可用力三角形求得合力矢
推论（三力汇交定理）
大小——待定
约 束
方向——与该约束所能阻碍的非自由体的位移方向相反
力 作用点——非自由体上与约束的接触处
约束力以外的其它力统称主动力
约束力方向与该约束所能阻碍的非自由体的位移方向相反
常见的约束类型： 1）光滑支承面所构成的约束
这类约束
的约束反力， 作用在接触 点处，方向 沿接触表面 的公法线， 并指向被约 束的物体。
公理二（加减平衡力系公理）
可以在作用于刚体的任何一个力系上加 上或去掉任意个平衡力系，而不改变原 力系对刚体的作用。
只适用于刚体
推论（力在刚体上的可传性） 作用于刚体上的力，其作用点可以沿着它的作 用线移动到刚体内的任意一点，而不改变该力 对刚体的作用。
B
B
F1
F
=F
A
A
= A
此推论只适用于刚体
第一章 静力学基本概念与公理
实例1
实例2
实例3
静力学任务
研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立 各种力系的平衡条件等．
1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受 哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力 图．
2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代 替一个复杂力系．
2）由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束
这类约束都只 能承受拉力。
绳索对物体的 约束反力，作 用在接触点处 ，方向沿着绳 索背离物体。
3）光滑圆柱铰链所构成的约束（固定铰链支座，活动 铰链支座等）
当主动力未确定时， 约束力的方向预先 不能确定。无论约 束力朝向何方，它 的作用线必沿接触 点的公法线，并通 过轴心。
力定律； 4）只画外力，不画内力； 5）不要乱移力的作用点位置。
力系；等效力系；平衡力系；合力；力系的合成与分解等。
2，静力学公理
公理一（二力平衡公理） 作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的
充分必要条件是：这两个力大小相等，方向 相反，作用在同一直线上。
使刚体平衡的充分必要条件 F1 F2
n只适用刚体
二力构件： 仅受两力作用而保持平衡的构件。
两力的作用线必沿两力作用点的连线。
4）球铰链
5）止推轴承
约束特点： 止推轴承比径向轴承多一个轴
向的位移限制．
约束力：比径向 轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交 分力 FAx , FAy．, FAz
6）其他约束 圆锥滚子轴承
铁轨
ห้องสมุดไป่ตู้
万向接头
导轨
精品课件！
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4，受力分析与受力图
1）先画二力构件； 2）约束力要与所解除的约束性质相符； 3）物体间的约束反力要满足作用力与反作用
如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化）， 其平衡不受影响。
刚化原理图
反之不一定成立． 刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
3，约束与约束反力
自由体：能在空中作任意方向运动的物体。 非自由体：受到周围物体的阻碍与限制，而不能作任
意方向运动的物体。 约束：对非自由体的某些运动起限制作用的周围物体。 约束反力：约束给与非自由体的力。