1、關(guān)于靜力學(xué)公理和物體的受力分析第一張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月11 靜力學(xué)的基本概念12 靜力學(xué)公理 13 約束和約束反力 14 物體的受力分析和受力圖第一章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析第二張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.1 靜力學(xué)的基本概念1.1.1 平衡概念：物體相對(duì)于地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。注意： a.平衡是相對(duì)的，不是絕對(duì)的。 b.相對(duì)于地球或固接在地球上的物體（慣性參考系）。 C.只有兩種狀態(tài)：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。目的：解決靜力學(xué)問(wèn)題，首先判斷物體是否處于平衡；是靜力學(xué)問(wèn)題，否動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。第三張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2

2、 力概念：力是物體間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。a.力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，物體的外效應(yīng)理論力學(xué)b.力的變形效應(yīng)，物體的內(nèi)效應(yīng)材料力學(xué)注意：a.力的產(chǎn)生是物質(zhì)的，不是意識(shí)的。b.力的作用是相互的，成對(duì)出現(xiàn)、消失。（作用力與反作用力）C.機(jī)械作用有兩類：物體直接接觸產(chǎn)生場(chǎng)與物體間作用產(chǎn)生第四張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月力的三要素a.大?。罕磉_(dá)作用強(qiáng)度；決定效應(yīng)的大小。 單位：N、KNb.方向：表達(dá)作用的方向性；決定加速度方向與變形形式；體現(xiàn)為帶箭頭的直線段。c.作用點(diǎn)：表達(dá)作用位置的抽象。注意：力作用在線、面、體上 若接觸面小抽象為點(diǎn)作用點(diǎn)集中力 若接觸面大不能抽

3、象為點(diǎn)無(wú)作用點(diǎn) 分布力（N/m、N/m2 、N/m3 ）第五張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月矢量與標(biāo)量a.矢量：既有大小，又有方向的物理量力本質(zhì)為矢量力的表示：圖形帶箭頭的直線段 符號(hào)F或b.標(biāo)量：只有大小而無(wú)方向的物理量c.目的：力計(jì)算的前提A點(diǎn)為起點(diǎn)，B點(diǎn)為終點(diǎn)矢量 標(biāo)量第六張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月力系分類平面力系空間力系平面特殊力系平面任意力系（平面一般力系）平面平行力系空間特殊力系空間任意力系空間匯交力系空間力偶系 空間平行力系平面匯交力系平面力偶系a.概念：同時(shí)作用在同一物體上的力的集合b.種類：力系第七張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月c.平衡力

4、系：如果物體在某力系的作用下保持平衡狀態(tài)，則稱該力系為平衡力系d.等效力系：如果一力系能用另一力系代替， 而對(duì)物體產(chǎn)生同樣的作用，則這兩個(gè)力系互為等效e.合力與分力：如果一個(gè)力和一個(gè)力系等效，則稱這個(gè)力是該力系的合力；而力系中的各個(gè)力都是其合力的分力f.力系的合成：把各個(gè)分力換成合力的過(guò)程，稱為力系的合成g.力系的分解：把合力換成各個(gè)分力的過(guò)程，稱為力系的分解第八張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.1.3 剛體概念：在任何情況下，保持形狀、大小不變的物體。注意：a.剛體是相對(duì)的、抽象的概念，而變形是絕對(duì)的。 b.由于變形很微小，對(duì)力對(duì)物體的作用影響很小，為研究方便而忽略掉。c.若變形

5、為研究問(wèn)題中的主要方面，則不能忽略、抽象。目的：靜力學(xué)問(wèn)題，所有物體均為剛體，不考慮變形 剛體靜力學(xué)（在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離始終保持不變的物體。）第九張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2.1 公理1 兩力平衡公理 公理：作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡 的充分必要條件是：這兩個(gè)力大小相等，方向相反， 并且作用在同一直線上。(等值、反向、共線)使剛體平衡的充分必要條件：最簡(jiǎn)單力系的平衡條件1.2 靜力學(xué)公理第十張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月F2 F1 FB FA F1 F2 =AB二力桿：只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件。這兩個(gè)力必定沿作用點(diǎn)的連線（與形狀無(wú)關(guān)

6、、不計(jì)自重）FA FB =條件：只適用于剛體，對(duì)變形體、剛體系統(tǒng)不適用。第十一張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2.2 公理2 加減平衡力系公理公理：在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。條件：只適用于剛體，對(duì)剛體系統(tǒng)、變形體不適用兩圖受力相同F(xiàn)2 F1 F2 F1 F6 F5 F4 F3 第十二張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月推理1: 力的可傳性F1作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。注意：a.沿作用線滑移b.不能脫離自身到其他剛體上對(duì)剛體來(lái)講，力的三要素是：大小、方向和作用線，即力是滑動(dòng)矢量

7、。第十三張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2.3 公理3 力的平行四邊形法則公理：作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成一個(gè)合力。合力也作用在該點(diǎn)，其大小和方向由原兩個(gè)力的力矢為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線矢量來(lái)確定。第十四張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月o力的分解F2RF1注意：力的分解答案有無(wú)數(shù)個(gè)，只有確定其分解方位，答案唯一；以后的應(yīng)用中，一般向直角坐標(biāo)方向分解該公理表達(dá)矢量加法適用條件：適用于剛體、變形體和剛體系統(tǒng)，是普遍原理第十五張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月推理2：三力平衡匯交定理 作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則此三

8、力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)。第十六張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月公理：作用力與反作用力總是同時(shí)存在, 兩力的大小相等,方向相反,沿同一直線,分別作用在相互的兩個(gè)物體上。b.畫(huà)力的時(shí)候一定方向相反，標(biāo)符號(hào)相近；c.作用與反作用力大小相等，正負(fù)號(hào)相同。適用條件：適用于剛體、變形體和剛體系統(tǒng)注意：畫(huà)物體受力圖時(shí)要注意此公理的應(yīng)用a.是作用與反作用力，不是平衡力；1.2.4 公理4 作用和反作用定律第十七張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月繩索可剛化為剛體平衡不平衡平衡平衡1.2.5 公理5 剛化原理變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀

9、態(tài)保持不變。公理5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。第十八張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.3 約束與約束反力1.3.1 概念主動(dòng)力：使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力約束反力 約束反力 約束自由體與非自由體a.自由體：在空間可自由運(yùn)動(dòng)，位移不受任何限制的物體b.非自由體：某些方向的位移受到限制的物體c.約束：對(duì)非自由體的位移起限制作用的物體。注意：約束是物質(zhì)的約束種類、數(shù)量比較多第十九張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月d.約束反力：約束對(duì)被約束物體的作用力e.約束力的特點(diǎn)：GGF1F2約束力大小待定方向與該

10、約束所能阻礙的位移方向相反作用點(diǎn)接觸處第二十一張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、橋梁在力系作用下平衡二、已知 、靜力學(xué)問(wèn)題F3 F4 F1F2 F3 F4 第二十二張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月思考：若物體平衡約束反力與主動(dòng)力的作用效應(yīng)如何 約束反力與主動(dòng)力構(gòu)成何種力系第二十三張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.3.2 工程中常見(jiàn)的約束1.光滑接觸面約束a.種類：種類很多，光滑的平面與平面、曲面與平面、曲面與曲面、點(diǎn)與面均為光滑接觸面約束。第二十四張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十五張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共七

11、十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.4.2 工程中常見(jiàn)的約束1.光滑接觸面約束a.種類：種類很多，光滑的平面與平面、曲面與平面、曲面與曲面、點(diǎn)與面均為光滑接觸面約束。b.作用特點(diǎn)：限制物體沿接觸面的公法線指向支承面的運(yùn)動(dòng)。c.約束反力：作用線：沿接觸面公法線方向：指向被約束物體作用點(diǎn)：接觸處第二十九張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月FNPFNPPP第三十一張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月FNAFNB此桿不能平衡第三十二張，PPT共七十

12、八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月a.種類：繩索、皮帶、鏈條。2.柔性體約束第三十三張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十四張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月b.作用特點(diǎn)：限制物體沿繩索中心線離開(kāi)的運(yùn)動(dòng)。c.約束反力：作用線：沿繩索中心線方向：背離被約束物體，只受拉力作用點(diǎn)：割斷處a.種類：繩索、皮帶、鏈條。2.柔性體約束第三十八張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月FTI FT2第三十九張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月a

13、.種類：圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等。3. 光滑圓柱鉸鏈約束第四十張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十二張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月b.作用特點(diǎn)：使被約束物體只能繞幾何中心相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。c.約束反力：作用線：沿接觸面公法線方向：指向被約束物體作用點(diǎn)：接觸處（一個(gè)力）在哪兒？a.種類：徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等。3. 光滑圓柱鉸鏈約束構(gòu)造特點(diǎn)決定：光滑圓柱鉸鏈約束屬于光滑接觸面約束第四十三張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月解決辦法：若作用線可知 畫(huà)一個(gè)力表達(dá)若作用線未知 畫(huà)兩個(gè)正交分力表達(dá)注意：反力方向判斷不出，

14、可假設(shè)。第四十四張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月光滑圓柱鉸鏈第四十五張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月固定鉸鏈支座 以上兩種約束（光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問(wèn)題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈。第四十六張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十七張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月a.種類：固定鉸鏈支座裝有輥軸，用于橋梁、 廠房、屋架結(jié)構(gòu)等。4. 可動(dòng)鉸支座第四十九張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月b.作用特點(diǎn)：限制被約束物體沿支承面法

15、線指向或離開(kāi)的運(yùn)動(dòng)。c.約束反力：作用線：沿支承面法線方向：假設(shè)作用點(diǎn)：接觸處a.種類：固定鉸鏈支座裝有輥軸，用于橋梁、 廠房、屋架結(jié)構(gòu)等。4. 可動(dòng)鉸支座第五十一張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5. 鏈 桿a. 種類：直桿、折桿、曲桿以及其他形狀的二力桿。第五十二張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5. 鏈 桿FAFBACBABa. 種類：直桿、折桿、曲桿以及其他形狀的二力桿。b.作用特點(diǎn)：限制物體沿兩鉸點(diǎn)連線方向的運(yùn)動(dòng)，第五十三張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月CABFAFBABABFAFB第五十四張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6. 平面固定端約束a.

16、種類: 桿件的一端牢固地嵌入到另一構(gòu)件內(nèi)，而使桿件固定不動(dòng)，這種約束稱為固定端或插入端約束，或固定支座。第五十五張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6. 平面固定端約束a. 種類: 桿件的一端牢固地嵌入到另一構(gòu)件內(nèi)，而使桿件固定不動(dòng)，這種約束稱為固定端或插入端約束，或固定支座。b.作用特點(diǎn)：限制被約束物體移動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)。第五十六張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十七張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十八張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月=第五十九張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月約束反力方向不能假設(shè)的柔性體約束光滑接觸面約束總結(jié)（2）柔性體約束拉力（

17、4）可動(dòng)鉸支座 光滑面（3）光滑圓柱鉸鏈（1）光滑面約束法向約束力（5）連桿約束 沿著兩鉸點(diǎn)連線方向（6）固定端約束第六十張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.4 物體受力分析和受力圖靜力學(xué)問(wèn)題：主動(dòng)力 約束反力材料力學(xué)問(wèn)題：主動(dòng)力、約束反力 變形1.4.1 受力圖是解決力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵 把研究的物體從周圍物體的約束中分離出來(lái)，并將作用在它上面的主動(dòng)力和約束反力，全部畫(huà)在分離出的物體輪廓圖形上，這樣得到的圖形稱為受力圖，這一過(guò)程就是物體受力分析。第六十一張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.4.2 畫(huà)受力圖步驟：、選研究對(duì)象，去除約束，作為隔離體單獨(dú)畫(huà)出a.可選單個(gè)物體，也可選多

18、個(gè)物體組成的物體系統(tǒng)b.一般應(yīng)有主動(dòng)力，又有要求的約束反力、畫(huà)出主動(dòng)力 （抄）、去除約束，代之以相應(yīng)的約束反力a.只畫(huà)外力，不畫(huà)內(nèi)力b.約束反力的次序：簡(jiǎn)單 復(fù)雜c.注意作用力與反作用力d.一定標(biāo)出力的符號(hào)e.局部與整體要統(tǒng)一、檢查：重點(diǎn)為約束反力 （有無(wú)遺漏、正確與否）第六十二張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例題1-1碾子自重為P，受拉力F作用，A、B處為光滑接觸面；分析碾子受力。123第六十三張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例題1-1（附）分析球的受力，畫(huà)出受力圖。1、選研究對(duì)象2、畫(huà)上主動(dòng)力3、畫(huà)上約束反力FT ACBGFN GG第六十四張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2

19、022年6月例1-2 解：屋架受均布風(fēng)力 （N/m）， 屋架重為 ，畫(huà)出屋架的受力圖。1、選研究對(duì)象2、畫(huà)上主動(dòng)力3、畫(huà)上約束反力第六十五張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例題1-2(附）ABD簡(jiǎn)支梁AB受集中力F作用，畫(huà)出梁的受力圖AB或ABCFCFFAyFBCFFAXFBFA第六十六張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例1-3 解：取 桿，其為二力構(gòu)件，簡(jiǎn)稱二力桿，其受力圖如圖(b)水平均質(zhì)梁 重為 ，電動(dòng)機(jī)重為 ，不計(jì)桿 的自重，畫(huà)出桿 和梁 的受力圖。第六十七張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月取 梁，其受力圖如圖 (c)若這樣畫(huà)，梁 的受力圖又如何改動(dòng)? 桿的受力圖能否畫(huà)為圖（d）所示？第六十八張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例1-4 不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫(huà)出左、右拱 的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖。解：右拱 為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示第六十九張，PPT共七十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月系