静力学的基本概念-受力
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
约束对非自由体的机械作用称为约束反力。 约束反力的方向与其所限制运动的方向相反。
2. 约束类型
1) 按约束构件分类
2) 按约束自由度数分类
1) 按约束构件分类
柔性体约束 绳
皮带
A P
A
O1
O2
B
链条
A
O1
O2
B
FA
FA
O1
FB FA
P
FA
O2
FB FA
F1 F1
(a)
F1 F1
(b)
对于变形体，该条件
仅是平衡的必要条件，
F2
但不是充分条件。
(c)
F2
(d )
F2
F2
2．公理二（ 加减平衡力系公理）
在作用于刚体的力系中，任意加上或减去一个平衡力系。不
改变原力系对刚体的作用效果。即新力系和原力系等效，这
个公理可以用来简化力系。
返回
第一章 静力学基础
§1--1 力和刚体
一、力 1．力的概念
力是物体间的相互机械作用
力对物体的作用效果： 1）力的外效应：
外力作用改变物体的运动状态。这是理论力学研究的问题。 2）力的内效应： 内力作用使物体产生变形。这是材料力学研究的问题。 2．力的两种作用方式
直接作用：例如人推车，两物体碰撞。 场作用：重力场，万有引力场。
刚体和联结点。 4）联结点：
指刚体之间的联结部分。它可以是联结构件和相联结点。
返回
§1-2 静力学公理
1．公理一（二力平衡公理） 作用在刚体上的两个力使刚体处于平衡的必要和充分条件
是：这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线。即等 值、反向，共线。
对于刚体，这个
条件是其平衡的必要 和充分条件。
理论力学研究方法：
1）基于生产和生活实践中总结出的力学最基本规律； 2）由实际抽象出力学模型，逻辑推理，建立理论体系； 3）实践检验，不断发展
需要知识：
高等数学 机械制图 普通物理 计算机语言
刚体静力学
基本概念
1）静力学： 研究物体在力系作用下处于平衡的科学。
2）力系： 指作用在物体上的一群力。
物体受力例题
§1-6 静力学计算机计算代码规定
绪论
理论力学：研究物体机械运动一般规律的科学。 机械运动：物体在空间的位置随时间的变化。
理论力学内容包括：
静力学：研究物体的平衡问题； 运动学：研究物体运动的几何性质； 动力学：研究物体运动和物体受力关系
理论力学任务：
1）作为技术基础课，给后续课打基础； 2）研究质点、质点系和刚体机械运动的基本规律
F1
F1
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化
为刚体，其平衡状态不变。
wk.baidu.com
返回
§1-3 约束、约束类型
1．几个定义：
1)自由体: 能在空间作任意运动的物体叫自由体。
2)非自由体： 位移受到周围其它物体限制，不能沿着某些方向运动的物
体称为非自由体。 3)约束:
限制非自由体运动的条件，这些条件往往是周围的物体构 成，这些物体称为约束。 4)约束反力:
推论：力的可传性原理
作用在刚体上的力可以沿其作用线移动到刚体的任意一点。
证明：
B
AF
F2 B F1 AF
B F2
A
作用于刚体上力的三要素变为：力的大小，力的方向 和力的作用线。可见作用于刚体上的力为滑动矢量。
3．公理三（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
力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为
边构成的平行四边形的对角线确定；或者说，合力矢等于 这两个分力矢的几何和。
即： FR F1 F2
当作只与求F2合大力小的相大同小，和方方向向相时同，的可矢用量力A的B ，三过角B形点法作则与：从F1大A小点 相同的矢量 BC， AC 既表示的合力的大小和方向。
O1
O2
光滑面约束 固定平面 固定曲面
PA
A PA
A
C
齿轮的齿面
PA
FA
A
PA
FA
A
C FC
F1
D
C
FR
A F2 B
FR
C
A F2
B F1
(a)
(b)
4．公理四（作用和反作用定律） 两个物体间的作用和反作用力。总是大小相等、方向相
反、作用在同一直线，分别作用在两个物体上。 这个定律表明了力是成对出现，等值、反向，共线，但
是作用在两个物体。
AB
A
B
F
5．刚化原理
F
3．力的三要素： （1）力的大小； （2）力的方向； （3）力的作用点.
B F
A 1N
4．力的表示 可以用矢量表示力的三个要素，该矢量的长度按一定
比例尺表示力的大小；矢量的方向表示力的方向；矢量
的始端（点A）表示力的作用点；所沿着的直线（图中 虚线）表示力的作用线。我们用 F 表示力的矢量，用 F表
实际物体在力的作用下都产生变形。 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。静力学研究的对象就是刚体，静力学一 般称为刚体静力学。
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。
2）单刚体： 指研究对象是一个单独的物体。
3）刚体系： 指研究对象是一个物体系，它包括组成一个物体系的多个单
示力的大小。
5．力的单位 在国际单位制（SI)中，以“N” 作为力的基本单位
符号，称作‘牛顿’。有时也用 “kN”作为力的基 本单位符号，称作‘千牛顿’。
二、刚体定义 1）刚体：
指在力的作用下，其内部任意两点之间距离保持不变的物体 。即在力的作用下体积和形状都不发生改变的物体。这是一个 理想化的力学模型。
3）平衡： 物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。
4）平衡力系： 一个物体在某个力系作用下处于平衡状态，则该力系为平
衡力系。
5）静力学研究问题： (1)物体受力分析：物体受力有两类.既主动力和约束反力。 (2)力系的简化：用简单力系代替复杂力系，总效果不变。 (3)物体在力系作用下的平衡条件和力系的平衡方程。 (4)物体在平衡条件下的未知力解析计算和计算机计算分析。
工程力学多媒体教材
第一章 静力学的基本 概念．受力图
编 著 东北大学力学系 侯祥林 李永强 动 画 东北大学力学系 李永强 侯祥林 主 审 东北大学力学系 郭星辉 颜世英
第一章 静力学基础
理论力学绪论 §1--1 力和刚体
§1-2 静力学公理
§1-3 约束、约束类型
§1-4 主动力，主动力分类 §1-5 物体的受力分析，受力图
2. 约束类型
1) 按约束构件分类
2) 按约束自由度数分类
1) 按约束构件分类
柔性体约束 绳
皮带
A P
A
O1
O2
B
链条
A
O1
O2
B
FA
FA
O1
FB FA
P
FA
O2
FB FA
F1 F1
(a)
F1 F1
(b)
对于变形体，该条件
仅是平衡的必要条件，
F2
但不是充分条件。
(c)
F2
(d )
F2
F2
2．公理二（ 加减平衡力系公理）
在作用于刚体的力系中，任意加上或减去一个平衡力系。不
改变原力系对刚体的作用效果。即新力系和原力系等效，这
个公理可以用来简化力系。
返回
第一章 静力学基础
§1--1 力和刚体
一、力 1．力的概念
力是物体间的相互机械作用
力对物体的作用效果： 1）力的外效应：
外力作用改变物体的运动状态。这是理论力学研究的问题。 2）力的内效应： 内力作用使物体产生变形。这是材料力学研究的问题。 2．力的两种作用方式
直接作用：例如人推车，两物体碰撞。 场作用：重力场，万有引力场。
刚体和联结点。 4）联结点：
指刚体之间的联结部分。它可以是联结构件和相联结点。
返回
§1-2 静力学公理
1．公理一（二力平衡公理） 作用在刚体上的两个力使刚体处于平衡的必要和充分条件
是：这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线。即等 值、反向，共线。
对于刚体，这个
条件是其平衡的必要 和充分条件。
理论力学研究方法：
1）基于生产和生活实践中总结出的力学最基本规律； 2）由实际抽象出力学模型，逻辑推理，建立理论体系； 3）实践检验，不断发展
需要知识：
高等数学 机械制图 普通物理 计算机语言
刚体静力学
基本概念
1）静力学： 研究物体在力系作用下处于平衡的科学。
2）力系： 指作用在物体上的一群力。
物体受力例题
§1-6 静力学计算机计算代码规定
绪论
理论力学：研究物体机械运动一般规律的科学。 机械运动：物体在空间的位置随时间的变化。
理论力学内容包括：
静力学：研究物体的平衡问题； 运动学：研究物体运动的几何性质； 动力学：研究物体运动和物体受力关系
理论力学任务：
1）作为技术基础课，给后续课打基础； 2）研究质点、质点系和刚体机械运动的基本规律
F1
F1
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化
为刚体，其平衡状态不变。
wk.baidu.com
返回
§1-3 约束、约束类型
1．几个定义：
1)自由体: 能在空间作任意运动的物体叫自由体。
2)非自由体： 位移受到周围其它物体限制，不能沿着某些方向运动的物
体称为非自由体。 3)约束:
限制非自由体运动的条件，这些条件往往是周围的物体构 成，这些物体称为约束。 4)约束反力:
推论：力的可传性原理
作用在刚体上的力可以沿其作用线移动到刚体的任意一点。
证明：
B
AF
F2 B F1 AF
B F2
A
作用于刚体上力的三要素变为：力的大小，力的方向 和力的作用线。可见作用于刚体上的力为滑动矢量。
3．公理三（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
力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为
边构成的平行四边形的对角线确定；或者说，合力矢等于 这两个分力矢的几何和。
即： FR F1 F2
当作只与求F2合大力小的相大同小，和方方向向相时同，的可矢用量力A的B ，三过角B形点法作则与：从F1大A小点 相同的矢量 BC， AC 既表示的合力的大小和方向。
O1
O2
光滑面约束 固定平面 固定曲面
PA
A PA
A
C
齿轮的齿面
PA
FA
A
PA
FA
A
C FC
F1
D
C
FR
A F2 B
FR
C
A F2
B F1
(a)
(b)
4．公理四（作用和反作用定律） 两个物体间的作用和反作用力。总是大小相等、方向相
反、作用在同一直线，分别作用在两个物体上。 这个定律表明了力是成对出现，等值、反向，共线，但
是作用在两个物体。
AB
A
B
F
5．刚化原理
F
3．力的三要素： （1）力的大小； （2）力的方向； （3）力的作用点.
B F
A 1N
4．力的表示 可以用矢量表示力的三个要素，该矢量的长度按一定
比例尺表示力的大小；矢量的方向表示力的方向；矢量
的始端（点A）表示力的作用点；所沿着的直线（图中 虚线）表示力的作用线。我们用 F 表示力的矢量，用 F表
实际物体在力的作用下都产生变形。 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。静力学研究的对象就是刚体，静力学一 般称为刚体静力学。
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。
2）单刚体： 指研究对象是一个单独的物体。
3）刚体系： 指研究对象是一个物体系，它包括组成一个物体系的多个单
示力的大小。
5．力的单位 在国际单位制（SI)中，以“N” 作为力的基本单位
符号，称作‘牛顿’。有时也用 “kN”作为力的基 本单位符号，称作‘千牛顿’。
二、刚体定义 1）刚体：
指在力的作用下，其内部任意两点之间距离保持不变的物体 。即在力的作用下体积和形状都不发生改变的物体。这是一个 理想化的力学模型。
3）平衡： 物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。
4）平衡力系： 一个物体在某个力系作用下处于平衡状态，则该力系为平
衡力系。
5）静力学研究问题： (1)物体受力分析：物体受力有两类.既主动力和约束反力。 (2)力系的简化：用简单力系代替复杂力系，总效果不变。 (3)物体在力系作用下的平衡条件和力系的平衡方程。 (4)物体在平衡条件下的未知力解析计算和计算机计算分析。
工程力学多媒体教材
第一章 静力学的基本 概念．受力图
编 著 东北大学力学系 侯祥林 李永强 动 画 东北大学力学系 李永强 侯祥林 主 审 东北大学力学系 郭星辉 颜世英
第一章 静力学基础
理论力学绪论 §1--1 力和刚体
§1-2 静力学公理
§1-3 约束、约束类型
§1-4 主动力，主动力分类 §1-5 物体的受力分析，受力图