《工程力学及实验》课件—01静力学
合集下载
- 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)。
❖柔性约束
❖光滑接触面（线、点）约束
{ ❖圆柱销铰链支座约束 固定铰链支座 活动铰链支座 中间铰链支座
第三节 约束和约束反力
1.柔性约束：柔软、不可伸长的约束物体
常见的有：绳索、链条、皮带。
如图：用绳
子悬吊一重 物G，绳子 对重物的约
束力为 FT
FT
FT
G G
特 点：只能承受拉力，不能承受压力
作用点：接触点； 方向：沿柔体的中心线背离物体。
约束
约 束：对物体运动起
限制作用的其
他物体。
被约束物
被约束物：被限制的物体。
G
约 束 力：约束施加于被约束物体上的力。
第三节 约束和约束反力
约束力特点： ①大小常常是未知的；
②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；
③作用点在物体与约束相接触的那一点。
N1
G
G
N2
第三节 约束和约束反力 二 常见的约束形式和确定约束力的分析
F12 o C
F3
刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点， 则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共 面。（不平行的三个力平衡的必要条件）
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
公理4（作用和反作用公理） 任何两物体间相互作用的力， 总是大小相等、方向相反， 并分别作用在两个相互作用 的物体上。
4.力系、平衡力系、等效力系、合力的概念 力系：作用于一个物体上的若干个力。
平衡力系：如果作用在物体上的力系使物体处于平 衡状态，则称该力系为平衡力系。 等效力系：如果作用在物体上的力系可以用另一个 力系代替，而不改变原力系对物体所产生的效应， 则这两力系互为等效力系。 合力和分力：如果一个力与一个力系等效，则称这 个力为力系的合力，而力系中的每一个力称为合力 的分力。
思考：作用与反作用定 律和二力平衡条件有何区别？
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
二.刚化原理 变形体在已知力系的作用下处于平衡状态，如果 把它们看成刚体其平衡不受影响。 但刚体的平衡条件对变形体来说只是必要条件。
第三节 约束和约束反力
一. 基本概念
主 动 力：使物体产生某种形式的运动或运动
趋势的力。
适用于刚体和 变形体！
矢量表达式：FR= F1+F2
A
分力分不力一一定定小小于于合合力力！吗！？！
F2
FR
F1
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
公理3（加减平衡力系公理） 在已知上力系上 加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚 体的作用。
只适用于 刚体！
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
推论1 (力的可传性)
引言 静力学是研究刚体在力系作用下平衡规律的一门科学。
1、平衡——平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物 体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。
2、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持 不变的物体。或者在力的作用下，任意两点间的 距离保持不变的物体。
刚体是一种理想化的力学模型。
3、力系——作用于同一物体或物 体系上的一群力。
（3)力是物体形状发生改变的原因。
第一节 力学基础的基本概念
2.力的三要素
力对物体作用的效应，取决于力的大小、 方向和作用点，这三个基本要素简称为 力的三要素。
力是一种矢量,既有大小又有方向。
只要其中的任何一个量改变，该力对物体的
作用效应就要改变。
作用在刚体上
的力是定位矢
量！
由力的三要素决定
第一节 力学基础的基本概念
作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体内任意 一点，而不改变该力对该刚体的作用。
例：在水平道路上用水平力F作用于A作点用推在车或刚用体F上力作 用于B点拉车，可以产生同样效果。 的力是滑动矢
量！
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
F1
A
F1'
F12
o C
B F2
=
o C F2'
=
F3
F3
推论2 (三力平衡汇图交1-5定理)
即 F1＝ -F2
F2
F2
只适用于
刚体！
F1
F1
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的 ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)
③二力构件：只在两个力作用下平衡的构件叫二力构件。 二力杆
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
二 力 杆 ：工程上将自重不计、只受两个力 作用而处于平衡的物体称为二力杆。
3.集中力和载荷集度
按力的相互作用范围分为
集中力 分布力
集中力：力的作用面积很小， 可近似地看成作用在一个点上。
分布力：力的作用面积很大。
载荷集度：分布力的大小用载荷集度表示。
第一节 力学基础的基本概念
图（c）为作用于 化工塔器上的风
载 p1 、p2 ，是
均布力。
船舶锅炉所受力为均布力
第一节 力学基础的基本概念
图示结构中的BC杆，
不计其自重时，
可视为二力杆。
G
Hale Waihona Puke Baidu注意：二力杆不论形状如何，其所受两个力的作 用线必沿两力作用点的连线且等值、反向。
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
公理2（力的平行四边形公理） 作用于物体 上同一点的两个力，其合力也作用在该点上， 合力的大小和方向则由以这两个力为边所构成 的平行四边形的对角线来表示。
第一篇
静力学基础
第一章 静力学的基本概念和物体的 受力分析
主要研究内容
力学基础的基本概念 力的四个公理及刚化原理 约束和约束力
物体的受力分析与受力图
本章要求
1、理解力、刚体、平衡和约束等重要概念 2、理解静力学公理及力的基本性质 3、明确各类约束对应的约束力的特征 4、能正确对物体进行受力分析
第一节 静力学基本概念
5、刚体的概念
刚体：在受力情况下保持形状和大小不变的 物体。 刚体是一种理想的力学模型。
一个物体能否视为刚体，不仅取决于变 形的大小，而且和问题本身的要求有关。
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
一、力的四个公理
公理1 （二力平衡公理） 作用于刚体上的两 个力平衡的必要和充分条件是：这两力大小相 等，方向相反，并作用于同一直线上。
F3 C AB F1 F2
静力学的研究对象：刚体 静力学主要解决以下三个问题：
1.对物体进行受力分析； 2.力系的简化;
3.建立物体在各种力系作用下平衡条件求解未知量。
静力学两个基本物理量:力和力偶、
第一节 力学基础的基本概念
一.力的概念 1.力的概念 （1)力是物体相间的相互作用。
（2)力是物体运动状态发生变化的原因。
第三节 约束和约束反力
练习：
第三节 约束和约束反力
第三节 约束和约束反力
❖光滑接触面（线、点）约束
{ ❖圆柱销铰链支座约束 固定铰链支座 活动铰链支座 中间铰链支座
第三节 约束和约束反力
1.柔性约束：柔软、不可伸长的约束物体
常见的有：绳索、链条、皮带。
如图：用绳
子悬吊一重 物G，绳子 对重物的约
束力为 FT
FT
FT
G G
特 点：只能承受拉力，不能承受压力
作用点：接触点； 方向：沿柔体的中心线背离物体。
约束
约 束：对物体运动起
限制作用的其
他物体。
被约束物
被约束物：被限制的物体。
G
约 束 力：约束施加于被约束物体上的力。
第三节 约束和约束反力
约束力特点： ①大小常常是未知的；
②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；
③作用点在物体与约束相接触的那一点。
N1
G
G
N2
第三节 约束和约束反力 二 常见的约束形式和确定约束力的分析
F12 o C
F3
刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点， 则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共 面。（不平行的三个力平衡的必要条件）
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
公理4（作用和反作用公理） 任何两物体间相互作用的力， 总是大小相等、方向相反， 并分别作用在两个相互作用 的物体上。
4.力系、平衡力系、等效力系、合力的概念 力系：作用于一个物体上的若干个力。
平衡力系：如果作用在物体上的力系使物体处于平 衡状态，则称该力系为平衡力系。 等效力系：如果作用在物体上的力系可以用另一个 力系代替，而不改变原力系对物体所产生的效应， 则这两力系互为等效力系。 合力和分力：如果一个力与一个力系等效，则称这 个力为力系的合力，而力系中的每一个力称为合力 的分力。
思考：作用与反作用定 律和二力平衡条件有何区别？
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
二.刚化原理 变形体在已知力系的作用下处于平衡状态，如果 把它们看成刚体其平衡不受影响。 但刚体的平衡条件对变形体来说只是必要条件。
第三节 约束和约束反力
一. 基本概念
主 动 力：使物体产生某种形式的运动或运动
趋势的力。
适用于刚体和 变形体！
矢量表达式：FR= F1+F2
A
分力分不力一一定定小小于于合合力力！吗！？！
F2
FR
F1
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
公理3（加减平衡力系公理） 在已知上力系上 加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚 体的作用。
只适用于 刚体！
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
推论1 (力的可传性)
引言 静力学是研究刚体在力系作用下平衡规律的一门科学。
1、平衡——平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物 体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。
2、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持 不变的物体。或者在力的作用下，任意两点间的 距离保持不变的物体。
刚体是一种理想化的力学模型。
3、力系——作用于同一物体或物 体系上的一群力。
（3)力是物体形状发生改变的原因。
第一节 力学基础的基本概念
2.力的三要素
力对物体作用的效应，取决于力的大小、 方向和作用点，这三个基本要素简称为 力的三要素。
力是一种矢量,既有大小又有方向。
只要其中的任何一个量改变，该力对物体的
作用效应就要改变。
作用在刚体上
的力是定位矢
量！
由力的三要素决定
第一节 力学基础的基本概念
作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体内任意 一点，而不改变该力对该刚体的作用。
例：在水平道路上用水平力F作用于A作点用推在车或刚用体F上力作 用于B点拉车，可以产生同样效果。 的力是滑动矢
量！
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
F1
A
F1'
F12
o C
B F2
=
o C F2'
=
F3
F3
推论2 (三力平衡汇图交1-5定理)
即 F1＝ -F2
F2
F2
只适用于
刚体！
F1
F1
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的 ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)
③二力构件：只在两个力作用下平衡的构件叫二力构件。 二力杆
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
二 力 杆 ：工程上将自重不计、只受两个力 作用而处于平衡的物体称为二力杆。
3.集中力和载荷集度
按力的相互作用范围分为
集中力 分布力
集中力：力的作用面积很小， 可近似地看成作用在一个点上。
分布力：力的作用面积很大。
载荷集度：分布力的大小用载荷集度表示。
第一节 力学基础的基本概念
图（c）为作用于 化工塔器上的风
载 p1 、p2 ，是
均布力。
船舶锅炉所受力为均布力
第一节 力学基础的基本概念
图示结构中的BC杆，
不计其自重时，
可视为二力杆。
G
Hale Waihona Puke Baidu注意：二力杆不论形状如何，其所受两个力的作 用线必沿两力作用点的连线且等值、反向。
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
公理2（力的平行四边形公理） 作用于物体 上同一点的两个力，其合力也作用在该点上， 合力的大小和方向则由以这两个力为边所构成 的平行四边形的对角线来表示。
第一篇
静力学基础
第一章 静力学的基本概念和物体的 受力分析
主要研究内容
力学基础的基本概念 力的四个公理及刚化原理 约束和约束力
物体的受力分析与受力图
本章要求
1、理解力、刚体、平衡和约束等重要概念 2、理解静力学公理及力的基本性质 3、明确各类约束对应的约束力的特征 4、能正确对物体进行受力分析
第一节 静力学基本概念
5、刚体的概念
刚体：在受力情况下保持形状和大小不变的 物体。 刚体是一种理想的力学模型。
一个物体能否视为刚体，不仅取决于变 形的大小，而且和问题本身的要求有关。
第二节 力的四个基本公理及刚化原理
一、力的四个公理
公理1 （二力平衡公理） 作用于刚体上的两 个力平衡的必要和充分条件是：这两力大小相 等，方向相反，并作用于同一直线上。
F3 C AB F1 F2
静力学的研究对象：刚体 静力学主要解决以下三个问题：
1.对物体进行受力分析； 2.力系的简化;
3.建立物体在各种力系作用下平衡条件求解未知量。
静力学两个基本物理量:力和力偶、
第一节 力学基础的基本概念
一.力的概念 1.力的概念 （1)力是物体相间的相互作用。
（2)力是物体运动状态发生变化的原因。
第三节 约束和约束反力
练习：
第三节 约束和约束反力
第三节 约束和约束反力