建筑力学基础知识PPT(133页)[详细]
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对扳手的转动效应。转动中
.
M
心O称为力矩中心，简称矩
心。矩心到力作用线的垂直
距离d，称为力臂。
显然，力F对物体绕O点转动的效应，由下列因素决定： (1)力F的大小与力臂的乘积。 (2)力F使物体绕O点的转动方向。
力矩公式： MO(F) = ± Fd
力矩符号规定：使物体绕矩心产生逆时针方向转动的力矩 为正，反之为负。
力对物体作用效应： 一是使物体的机械运动状态发生改变，叫
做力的运动效应或外效应。 二是使物体的形状发生改变，叫做力的变
形效应或内效应。
力的三要素： 力的大小 、力的方向 、力的作用点 。
力的图示法：
力具有大小和方向， 所以说力是矢量(vector )。 可以用一带箭头的直 线段将力的三要素 表示出来，
推论：三力平衡汇交定理
刚体受到不平行的三个力作用而平衡时， 这三个力的作用线一定交于同一点且位于同一 平面内。
公理三 作用与反作用定律
两个相பைடு நூலகம்作用物体之间的作用力与反作用力大小相等， 方向相反，沿同一直线且分别作用在这两个物体上。
公理四 加减平衡力系公理
在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任一 平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。
• 力有以下两个作用： • 力矩也有两个作用：
(1) 改变物体的运动状 （1）改变物体的旋转
态；
状态；
(2) 使物体产生变形。 （2)使物体产生扭转 或弯曲变形。
平面力系的平衡条件
平面一般力系平衡的必要与充分条件是:力系的主矢 和力系对平面内任一点的主矩都等于零。即
R 0 MO 0
平面一般力系平衡的充分必要条件也可以表述为：力 系中所有各力在两个坐标轴上的投影的代数和都等于零， 而且力系中所有各力对任一点力矩的代数和也等于零。
合力与分力
若一个力与一个力系等效。则这个力 称为该力系的合力，而力系中的各个力称 为该合力的一个分力。
平面力系的分类 平面平行力系：
各力作用线平行的力系。
平面一般力系：
各力作用线既不汇交又不平行的平面力系。
➢ 静力学公理
公理一 二力平衡公理
作用于刚体上的两个力，如果大小相等、方向相 反、且沿同一作用线，则它们的合力为零，此时， 刚体处于静止或作匀速直线运动。
只有两个力作用下处于平衡的
二力构件 物体 其大小相等、方向相反、
作用于同一直线上。
受二力作用而处于平衡的杆件或构件 称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。
公理二 力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍 作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由以 原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对角 线矢量来表示。
建筑力学基础知识
需要掌握的基本内容
1、力、力矩、力偶 2、平衡；平面力系的平衡条件 3、约束与约束反力 4、物体的受力分析与受力图 5、荷载；结构计算简图 6、结构几何组成分析；静定结构与超静定结构 7、杆件的基本受力：拉、压、弯、剪、扭；内力
与内力图；应力、应变；压杆的稳定性
力
力的定义
力是物体间相互的机械作用。
单位:是力与长度的单位的乘积。 常用(N·m)或(kN·m)。
力偶
由两个大小相等、方向相反、不共线的平行力 组成的力系，称为力偶。
F’ d F
用符号（F、F'）表示，如图所示
力偶的两个力之间的距离d称为力偶臂 力偶所在的平面称为力偶的作用面,力偶不能再简化成更简 单的形式，所以力偶与力都是组成力系的两个基本元素。
常见的几种类型的约束
1．柔体约束
用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物 体运动而构成的约束叫柔体约束。这 种约束作用是将物体拉住，且柔体约 束只能受拉力，不能受压力，所以约 束反力一定通过接触点，沿着柔体中 心线背离被约束物体的方向，且恒为 拉力，如图中的力。
柔绳约束
A
2．光滑接触面约束
当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其中一个物体就是 另一个物体的光滑接触面约束。这种约束不论接触面的形状如何，都 只能在接触面的公法线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑 接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体， 只能是压力，如图1.15中的力。
推论：力的可传性 力可以在刚体上沿其作用线移至任意一点而不
改变它对刚体的作用效应
力矩
一个力作用在具有固定的物体上，若力的作用线不通过
固定轴时，物体就会产生转动效果。
如图所示，力F使扳手
绕螺母中心O转动的效应， 不仅与力F的大小有关；而
F d
且还与该力F的作用线到螺
母中心O的垂直距离d有关。
可用两者的乘积来量度力F O
力偶三要素：即力偶矩的大小、力偶的转向和力偶作用平面； 力与力偶臂的乘积称为力偶矩，用符号M(F、F’)来表示，可 简记为M ；力偶在平面内的转向不同，作用效应也不相同。 符号规定：力偶使物体作逆时针转动时，力偶矩为正号；反 之为负。在平面力系中，力偶矩为代数量。表达式为：
M = ± Fd
“力”与“力矩”会产生什么作用？
平衡
物体的平衡是指物体相对于地面保 持静止或作匀速直线运动的状态。
力系的定义
作用于同一个物体上的一组力。
力系的分类
各力的作用线都在同一平面内的力系 称为平面力系；
各力的作用线不在同一平面内的力系 称为空间力系。
等效力系
指两个力(系)对物体的作用效果完全相同。
平衡力系
力系作用下使物体平衡的力系。
Fx 0 Fy 0 M 0
约束与约束反力
限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束。 约束必然对被约束物体有力的作用，以阻碍被约束 物体的运动或运动趋势。这种力称为约束反力，简 称反力。
约束反力位于约束与被约束物体的连接或接触 处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向相 反。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用 点的位置。
光滑齿面
光滑接触面约束实例
3、光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）
光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动 （不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质 上是一个力），指向任意假设。
4．链杆约束
链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束 称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向上的移动。 链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转 动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。
.
M
心O称为力矩中心，简称矩
心。矩心到力作用线的垂直
距离d，称为力臂。
显然，力F对物体绕O点转动的效应，由下列因素决定： (1)力F的大小与力臂的乘积。 (2)力F使物体绕O点的转动方向。
力矩公式： MO(F) = ± Fd
力矩符号规定：使物体绕矩心产生逆时针方向转动的力矩 为正，反之为负。
力对物体作用效应： 一是使物体的机械运动状态发生改变，叫
做力的运动效应或外效应。 二是使物体的形状发生改变，叫做力的变
形效应或内效应。
力的三要素： 力的大小 、力的方向 、力的作用点 。
力的图示法：
力具有大小和方向， 所以说力是矢量(vector )。 可以用一带箭头的直 线段将力的三要素 表示出来，
推论：三力平衡汇交定理
刚体受到不平行的三个力作用而平衡时， 这三个力的作用线一定交于同一点且位于同一 平面内。
公理三 作用与反作用定律
两个相பைடு நூலகம்作用物体之间的作用力与反作用力大小相等， 方向相反，沿同一直线且分别作用在这两个物体上。
公理四 加减平衡力系公理
在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任一 平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。
• 力有以下两个作用： • 力矩也有两个作用：
(1) 改变物体的运动状 （1）改变物体的旋转
态；
状态；
(2) 使物体产生变形。 （2)使物体产生扭转 或弯曲变形。
平面力系的平衡条件
平面一般力系平衡的必要与充分条件是:力系的主矢 和力系对平面内任一点的主矩都等于零。即
R 0 MO 0
平面一般力系平衡的充分必要条件也可以表述为：力 系中所有各力在两个坐标轴上的投影的代数和都等于零， 而且力系中所有各力对任一点力矩的代数和也等于零。
合力与分力
若一个力与一个力系等效。则这个力 称为该力系的合力，而力系中的各个力称 为该合力的一个分力。
平面力系的分类 平面平行力系：
各力作用线平行的力系。
平面一般力系：
各力作用线既不汇交又不平行的平面力系。
➢ 静力学公理
公理一 二力平衡公理
作用于刚体上的两个力，如果大小相等、方向相 反、且沿同一作用线，则它们的合力为零，此时， 刚体处于静止或作匀速直线运动。
只有两个力作用下处于平衡的
二力构件 物体 其大小相等、方向相反、
作用于同一直线上。
受二力作用而处于平衡的杆件或构件 称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。
公理二 力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍 作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由以 原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对角 线矢量来表示。
建筑力学基础知识
需要掌握的基本内容
1、力、力矩、力偶 2、平衡；平面力系的平衡条件 3、约束与约束反力 4、物体的受力分析与受力图 5、荷载；结构计算简图 6、结构几何组成分析；静定结构与超静定结构 7、杆件的基本受力：拉、压、弯、剪、扭；内力
与内力图；应力、应变；压杆的稳定性
力
力的定义
力是物体间相互的机械作用。
单位:是力与长度的单位的乘积。 常用(N·m)或(kN·m)。
力偶
由两个大小相等、方向相反、不共线的平行力 组成的力系，称为力偶。
F’ d F
用符号（F、F'）表示，如图所示
力偶的两个力之间的距离d称为力偶臂 力偶所在的平面称为力偶的作用面,力偶不能再简化成更简 单的形式，所以力偶与力都是组成力系的两个基本元素。
常见的几种类型的约束
1．柔体约束
用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物 体运动而构成的约束叫柔体约束。这 种约束作用是将物体拉住，且柔体约 束只能受拉力，不能受压力，所以约 束反力一定通过接触点，沿着柔体中 心线背离被约束物体的方向，且恒为 拉力，如图中的力。
柔绳约束
A
2．光滑接触面约束
当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其中一个物体就是 另一个物体的光滑接触面约束。这种约束不论接触面的形状如何，都 只能在接触面的公法线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑 接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体， 只能是压力，如图1.15中的力。
推论：力的可传性 力可以在刚体上沿其作用线移至任意一点而不
改变它对刚体的作用效应
力矩
一个力作用在具有固定的物体上，若力的作用线不通过
固定轴时，物体就会产生转动效果。
如图所示，力F使扳手
绕螺母中心O转动的效应， 不仅与力F的大小有关；而
F d
且还与该力F的作用线到螺
母中心O的垂直距离d有关。
可用两者的乘积来量度力F O
力偶三要素：即力偶矩的大小、力偶的转向和力偶作用平面； 力与力偶臂的乘积称为力偶矩，用符号M(F、F’)来表示，可 简记为M ；力偶在平面内的转向不同，作用效应也不相同。 符号规定：力偶使物体作逆时针转动时，力偶矩为正号；反 之为负。在平面力系中，力偶矩为代数量。表达式为：
M = ± Fd
“力”与“力矩”会产生什么作用？
平衡
物体的平衡是指物体相对于地面保 持静止或作匀速直线运动的状态。
力系的定义
作用于同一个物体上的一组力。
力系的分类
各力的作用线都在同一平面内的力系 称为平面力系；
各力的作用线不在同一平面内的力系 称为空间力系。
等效力系
指两个力(系)对物体的作用效果完全相同。
平衡力系
力系作用下使物体平衡的力系。
Fx 0 Fy 0 M 0
约束与约束反力
限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束。 约束必然对被约束物体有力的作用，以阻碍被约束 物体的运动或运动趋势。这种力称为约束反力，简 称反力。
约束反力位于约束与被约束物体的连接或接触 处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向相 反。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用 点的位置。
光滑齿面
光滑接触面约束实例
3、光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）
光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动 （不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质 上是一个力），指向任意假设。
4．链杆约束
链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束 称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向上的移动。 链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转 动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。