（優(yōu)選）第一章靜力學(xué)的基本概念受力分析與受力圖ppt講解當(dāng)前1頁，總共85頁。學(xué)習(xí)要求認(rèn)真聽課，勤思考；課后獨立完成作業(yè)，書寫規(guī)范；保持課堂安靜，少開小差，手機設(shè)為靜音。上課缺席要請假。當(dāng)前2頁，總共85頁。平時：20％，包括出勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)實驗：10%期末：70％考核辦法當(dāng)前3頁，總共85頁。緒論2.課程內(nèi)容：靜力學(xué)＋材料力學(xué)（舉例）

靜力學(xué)：研究在力作用下物體平衡條件

材料力學(xué)：研究在某一力作用下的構(gòu)件強度、剛度和穩(wěn)定性等，即構(gòu)件的承載能力。1.課程性質(zhì)：工程力學(xué)是工科專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，與工程實際有著密切的聯(lián)系。3.關(guān)系：靜力學(xué)是工程力學(xué)的基礎(chǔ)部分，也是材料力學(xué)的基礎(chǔ)。當(dāng)前4頁，總共85頁。工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前5頁，總共85頁。工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前6頁，總共85頁。工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前7頁，總共85頁。北京奧運會主體育場鳥巢工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前8頁，總共85頁。北京奧運會主體育場鳥巢工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前9頁，總共85頁。工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前10頁，總共85頁。工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前11頁，總共85頁。工程力學(xué)應(yīng)用當(dāng)前12頁，總共85頁。第一篇靜力學(xué)第一章靜力學(xué)的基本概念、 受力分析與受力圖當(dāng)前13頁，總共85頁。靜力學(xué)引言研究物體在力系作用下的平衡條件任務(wù)研究對象的力學(xué)模型：剛體當(dāng)前14頁，總共85頁。平衡：物體相對慣性參考系靜止或作勻速直線運動。物體間相互的機械作用，作用效果使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，或者使物體發(fā)生變形。力：外效應(yīng)—改變物體運動狀態(tài)內(nèi)效應(yīng)—物體的變形靜力學(xué)材料力學(xué)1-1,1-2靜力學(xué)基本概念力的作用效應(yīng)當(dāng)前15頁，總共85頁。力的表示法——力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號來表示，如圖。-F確定力的必要因素大小方向作用點力的三要素分布力集中力當(dāng)前16頁，總共85頁。物體內(nèi)任意兩點始終保持不變的距離或形狀和尺寸始終保持不變的物體。

剛體：在靜力學(xué)中，所研究的物體只限于剛體，因此，靜力學(xué)又稱剛體靜力學(xué)

ABCD實際的物體都是變形體，有：固體、流體（液體和氣體）剛體是理想化的力學(xué)模型當(dāng)前17頁，總共85頁。公理一

二力平衡公理

剛體受兩個力作用平衡的充要條件：1-3靜力學(xué)公理二力構(gòu)件（二力桿）（等值、反向、共線）當(dāng)前18頁，總共85頁。思考題1-4ABBA(a)(b)當(dāng)前19頁，總共85頁。公理二加減平衡力系公理推理1

力的可傳性原理力的三要素：大小、方向和作用線對“剛體”而言==FABFABF2F1F1ABF1=－F2=F1-3靜力學(xué)公理當(dāng)前20頁，總共85頁。公理三

力的平行四邊形法則亦可用力三角形求得合力矢合力矢(矢量和)1-3靜力學(xué)公理當(dāng)前21頁，總共85頁。推論2

三力平衡匯交定理AA3FAF3F1F2A3A2A1A3F3AF1F2A3A2A1=證明：如果剛體在三個力作用下平衡，其中兩個力的作用線匯交于一點，則第三個力的作用線必通過此匯交點。F3對“剛體”而言非充分條件1-3靜力學(xué)公理當(dāng)前22頁，總共85頁。思考題1-5OOAAOA(a)(b)(c)斜面光滑無摩擦當(dāng)前23頁，總共85頁。公理四

作用與反作用定律兩物體間相互作用的力，總是同時存在，同時消失，其大小相等、方向相反、沿同一直線，

但分別作用在這兩個不同的物體上。1-3靜力學(xué)公理FF’當(dāng)前24頁，總共85頁。公理五

剛化原理剛體平衡條件僅是變形體平衡的必要條件,而非充分條件

變形體在某一力系作用下處于平衡狀態(tài)，如將此變形體變成剛體（剛化），其平衡狀態(tài)保待不變。1-3靜力學(xué)公理當(dāng)前25頁，總共85頁。作業(yè)：P12思考題：1-1，1-2,1-3當(dāng)前26頁，總共85頁。返回材料力學(xué)：研究內(nèi)力與變形構(gòu)件：機械或工程結(jié)構(gòu)的每一個組成部分

靜力學(xué)：剛體假設(shè)，研究構(gòu)件外力與約束反力靜力學(xué)與材料力學(xué)當(dāng)前27頁，總共85頁。1-4約束與約束反力一．有關(guān)概念1．自由體與非自由體自由體：位移不受任何限制的物體。非自由體：位移受到某些限制的物體。2．主動力與約束反力（1）主動力（在建筑工程設(shè)計中又稱荷載）

ⅰ．定義：迫使物體運動或具有運動趨勢的力。

ⅱ．特點：主動力的大小和方向均為已知的。

當(dāng)前28頁，總共85頁。集中荷載

單位:牛頓分布荷載（其大小通常用荷載集度來表示）

體荷載如：重力體荷載集度牛/米3

面荷載如：水壓力面荷載集度牛/米2

線荷載如：齒輪齒面接觸線荷載集度牛/米ⅲ．主動力分類1-4約束與約束反力當(dāng)前29頁，總共85頁。約束：對非自由體的位移起限制作用的周圍物體約束力（約束反力）：約束對非自由體的力。大小——待定方向——與該約束所能

阻礙的位移方向相反作用點——約束與被約束物體的接觸點列車是非自由體鐵軌是約束體鐵軌作用在車輪上的力為約束力約束反力實際上反映了物體間的相互作用1-4約束與約束反力當(dāng)前30頁，總共85頁。一、柔性體約束：由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束工程中常見的各種類型約束AAA特點：只能限制物體沿著柔性體伸長方向的位移。約束力：沿柔性體而背離物體的拉力。用“”或“”表示。1-4約束與約束反力當(dāng)前31頁，總共85頁。’’’’皮帶輪傳動實例當(dāng)前32頁，總共85頁。沿公法線指向被約束的物體。常用“”或“”表示與非自由體成點、線、面接觸，接觸處光滑二、光滑面約束

約束力：公切面公法線1-4約束與約束反力當(dāng)前33頁，總共85頁。節(jié)圓BAC光滑面約束實例K壓力角1-4約束與約束反力當(dāng)前34頁，總共85頁。1.圓柱鉸鏈計算簡圖：約束力：通過鉸鏈中心，用表示AAAFθ方向不定三、光滑鉸鏈約束1-4約束與約束反力當(dāng)前35頁，總共85頁。光滑圓柱鉸鏈約束實例1-4約束與約束反力當(dāng)前36頁，總共85頁。計算簡圖：AAAA2.固定鉸鏈支座1-4約束與約束反力約束力：與圓柱鉸鏈相同當(dāng)前37頁，總共85頁。3.向心軸承（徑向軸承）約束力：用兩個通過軸心垂直于軸線的正交分力表示。計算簡圖：軸承1-4約束與約束反力當(dāng)前38頁，總共85頁。計算簡圖：約束力：⊥支承面，通過鉸鏈中心，用或表示AAFN的實際方向也可以向下四、其它類型約束1.輥軸支座約束（活動鉸鏈支座，可動鉸支座）1-4約束與約束反力當(dāng)前39頁，總共85頁。2.光滑球鉸鏈約束FAXFAYFAZAFR構(gòu)造：簡圖：反力特點：約束力:通過接觸點，并始終指向球心，是一個不能預(yù)先確定的空間力。可用三個正交分力表示。1-4約束與約束反力當(dāng)前40頁，總共85頁。3.止推軸承約束特點：止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束反力，亦有三個正交分力。1-4約束與約束反力當(dāng)前41頁，總共85頁。4.二力桿約束約束力:沿著二力桿兩鉸鏈中心

的連線ABABB(雙鉸鏈剛桿約束)只在二點受力而處于平衡的無重桿，是二力桿。特點：桿件的自重不計，桿件的兩端均用鉸鏈（或固定鉸支座）與周圍的其它物體相連接。兩鉸鏈之間不受任何力作用。1-4約束與約束反力當(dāng)前42頁，總共85頁。雙鉸鏈剛桿約束實例1-4約束與約束反力當(dāng)前43頁，總共85頁。雙鉸鏈剛桿:1-4約束與約束反力當(dāng)前44頁，總共85頁。AB5.固定端約束FAyFAxMA約束力：兩個約束力和一個約束力偶矩

MA

。特點：把桿件的端部與周圍物體進行剛性連接。兩連接物體不能繞連接點有任何的相對轉(zhuǎn)動。1-4約束與約束反力當(dāng)前45頁，總共85頁。（2）光滑面約束——法向壓力（1）柔性體約束——拉力（3）光滑鉸鏈約束——（4）輥軸支座約束——⊥光滑面圓柱鉸鏈固定鉸鏈支座向心軸承（5）二力桿約束——沿二力桿兩力作用點的連線1-4約束和約束反力（6）平面固定端約束——主要約束類型小結(jié)★★★★當(dāng)前46頁，總共85頁。1-5物體的受力分析和受力圖步驟：1.選擇研究對象，取分離體解除它受到的全部約束，將其從周圍的約束中分離出來，并畫出相應(yīng)的簡圖，這個過程稱為取分離體。2.畫受力圖在分離體圖上，先畫上所有的主動力，再依次去掉約束的特征，逐個畫上相應(yīng)的約束力，然后標(biāo)明各力的符號，這個簡圖稱為受力圖。物體的受力分析：將所研究的物體或物體系統(tǒng)從與其聯(lián)系的物體中分離出來，分析它的受力狀態(tài)的過程。當(dāng)前47頁，總共85頁。畫受力圖的注意事項：1-5物體的受力分析和受力圖（1）明確研究對象，分離徹底。（2）根據(jù)約束類型去畫各約束力的作用線和指向；（3）在物系問題中，宜先畫整體受力圖，再畫各物體的受力圖，各分離體之間的作用力必須滿足作用與反作用定律。（4）畫出全部外力，而不畫內(nèi)力。外力是研究對象以外的物體對研究對象的作用力，包括主動力、約束力。內(nèi)力是所研究對象內(nèi)部各物體間的相互作用力。在這里，內(nèi)力與外力均是相對于所取分離體而言。（5）先找出二力桿。如果分離體與二力桿相連，一定要按二力桿的特點去畫它對分離體的作用力。注意正確運用三力平衡匯交定理。當(dāng)前48頁，總共85頁。例1畫出以下剛體構(gòu)件受力圖。OWNDNEDBAXAYAN’DTB步驟：①選研究對象；②取分離體；③畫上主動力；④畫出約束反力。當(dāng)前49頁，總共85頁。ACBDACBDE例2重為G的梯子AB，DE為水平繩索， 不計摩擦，畫受力圖。習(xí)題1-1(b)相似尖點問題當(dāng)前50頁，總共85頁。(c)CB(b)ACFABC(a)C例2三鉸拱結(jié)構(gòu)簡圖，不計拱自重，畫出左、右半拱的受力圖。(d)BA當(dāng)前51頁，總共85頁。DFBCAFBCADFCFA例3畫出AB,CD的受力圖，桿重不計，接觸面光滑。與習(xí)題1-1(e)相似當(dāng)前52頁，總共85頁。作業(yè)P13習(xí)題1-1(a),(c),(h)當(dāng)前53頁，總共85頁。受力圖習(xí)題課物系:幾個物體以適當(dāng)?shù)募s束相互聯(lián)系所組成的系統(tǒng)。內(nèi)力：物系內(nèi)各物體相互作用的力,不畫。外力：物系外物體對物系(內(nèi)物體)的作用力,必須畫。解題要點：二力桿+三力平衡匯交定理+作用與反作用定律當(dāng)前54頁，總共85頁。例1:畫出下列各構(gòu)件的受力圖說明：三力平衡必匯交。當(dāng)三力平行時，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況。當(dāng)前55頁，總共85頁。ABCDEFPRBRAPTGBRBDABDCPETEADCTCRATFRDRD’例2：畫出整體及各構(gòu)件受力圖三力平衡匯交點E當(dāng)前56頁，總共85頁。

從此不要忘記二力桿這一隱含條件！BABAOPPQAOBQ第一種方法：例3：畫出B、OA、AB的受力圖。當(dāng)前57頁，總共85頁。

從此不要忘記二力桿這一隱含條件！AOPABBQPAOBQ第二種方法：例3當(dāng)前58頁，總共85頁。例4:整個系統(tǒng)，桿OA、CBDABODADOCBDABODC當(dāng)前59頁，總共85頁。PBCAF’ABFBAABPAFACFAB例5：AB,AC,銷釘A，整個系統(tǒng)F’ACFCAAC當(dāng)前60頁，總共85頁。若CA中含銷釘A？PBCAPCAFABFCAF’ABFBAAB當(dāng)前61頁，總共85頁。整個系統(tǒng)PBCAPBCAFCAFBA當(dāng)前62頁，總共85頁。例6：在圖(a)中，多跨梁ABC由ADB、BC兩個簡單的梁組合而成，受集中力P和均布載荷q，試畫整體及梁ADB、BC段的受力圖。整體受力圖當(dāng)前63頁，總共85頁。梁ADB、BC段的受力圖當(dāng)前64頁，總共85頁。當(dāng)前65頁，總共85頁。例7如圖所示，重物重G=20kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計并忽略摩擦，試畫出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。ABDCG當(dāng)前66頁，總共85頁。1.桿AB的受力圖。ABBC解：2.桿BC的受力圖。FABFCBABDCG當(dāng)前67頁，總共85頁。B3.滑輪B(不帶銷釘）的受力圖。F2FBxFByF1ABDCG當(dāng)前68頁，總共85頁。BG4.滑輪B(帶銷釘）的受力圖。ABDCGBCAB當(dāng)前69頁，總共85頁。例8：圖(a)所示結(jié)構(gòu)中，固結(jié)在I點的繩子繞過定滑輪O，將重物P吊起。各桿之間用鉸鏈連接，桿重不計。試畫出下列指定物體的受力圖：（1）整體；（2）桿BC；（3）桿CDE；（4）桿BDO連同滑輪和重物；（5）銷釘B。當(dāng)前70頁，總共85頁。當(dāng)前71頁，總共85頁。從二力構(gòu)件入手正確畫出受力圖小結(jié)注意作用力與反作用力的關(guān)系注意內(nèi)力不畫注意部分與整體受力圖中同一約束處反力假設(shè)的一致性解除研究對象的約束，將它分離出來畫出已知外力，按約束類型畫出約束力切忌憑主觀想象畫力當(dāng)前72頁，總共85頁。畫受力圖應(yīng)注意的問題通常，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。⒉不要多畫力對于受力體所受的每一個力，都應(yīng)能明確地⒈不要漏畫力除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，指出它是哪一個施力體施加的。要注意力是物體之間的相互機械作用。因此當(dāng)前73頁，總共85頁。不要把箭頭方向畫錯。⒊不要畫錯力的方向⒋受力圖上不能再帶約束。即受力圖一定要畫在分離體上。約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，畫受力圖應(yīng)注意的問題當(dāng)前74頁，總共85頁。內(nèi)力，就成為新研究對象的外力。部或單個物體的受力圖上要與之保持一致。⒌受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。⒍同一系統(tǒng)各研究對象的受力圖必須整體與局部一致，相互協(xié)調(diào)，不能相互矛盾。⒎正確判斷二力構(gòu)件。一個力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來分析時，原系統(tǒng)的部分對于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局畫受力圖應(yīng)注意的問題當(dāng)前75頁，總共85頁。課堂練習(xí)當(dāng)前76頁，總共85頁。題1:請畫出整體受力圖已知：主動力，接觸處均光滑，畫OA、AB的受力圖。當(dāng)前