静力学(受力分析).ppt
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静力学(受力分析).ppt
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第一篇第一篇静静力力学学二、静力学研究的主要内容:
二、静力学研究的主要内容:
研究力系的合成和简化研究力系的合成和简化研究受力物体的平衡规律。
研究受力物体的平衡规律。
一、静力学:
一、静力学:
研究物体在力系作用下的平研究物体在力系作用下的平衡条件的科学衡条件的科学引引言言44、力系:
、力系:
11、平衡、平衡22、力是矢量、力是矢量33、力的单位:
、力的单位:
NN(牛顿)、牛顿)、kNkN(千牛)千牛)三、几个重要的基本概念三、几个重要的基本概念物体相对于惯性坐标系(工程中通常指地面物体相对于惯性坐标系(工程中通常指地面物体相对于惯性坐标系(工程中通常指地面物体相对于惯性坐标系(工程中通常指地面)保保保保持静止或匀速直线运动。
持静止或匀速直线运动。
持静止或匀速直线运动。
持静止或匀速直线运动。
平面力系、空间力系平面力系、空间力系平面力系、空间力系平面力系、空间力系力的三要素:
力的三要素:
大小、方向大小、方向大小、方向大小、方向、作用线、作用线、作用线、作用线平衡力系、等效力系、平衡力系、等效力系、平衡力系、等效力系、平衡力系、等效力系、合力合力合力合力1-1静力学公理静力学公理公理公理11:
力的平行四边形法则力的平行四边形法则公理公理22:
二力平衡公理二力平衡公理特例:
特例:
特例:
特例:
二力构件(二力杆)二力构件(二力杆)二力构件(二力杆)二力构件(二力杆)公理公理33:
加减平衡力系公理加减平衡力系公理公理公理44:
作用与反作用定律作用与反作用定律公理公理55:
刚化原理刚化原理推理推理推理推理1111:
力的可传性定理力的可传性定理力的可传性定理力的可传性定理推理推理推理推理2222:
三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理第一章第一章静力学公理及物体的受力分析静力学公理及物体的受力分析公理公理11:
力的平行四边形法则力的平行四边形法则公理公理公理公理1111:
力的平行四边形法则力的平行四边形法则三角形法则三角形法则将各将各分力首尾相连,然后从分力首尾相连,然后从起点起点终点,得到合力。
终点,得到合力。
力的力的分解:
分解:
同样要根据平行四边形法则。
同样要根据平行四边形法则。
显然,显然,力的分解是不力的分解是不确定的,确定的,欲得到唯一欲得到唯一的分解结果,必须附的分解结果,必须附加一定的条件。
加一定的条件。
正交分解:
正交分解:
Axy特例:
二力构件(二力杆)特例:
二力构件(二力杆)公理公理22:
二力平衡公理二力平衡公理(刚体上仅作用两个力时,平衡的充要条件为:
这两刚体上仅作用两个力时,平衡的充要条件为:
这两刚体上仅作用两个力时,平衡的充要条件为:
这两刚体上仅作用两个力时,平衡的充要条件为:
这两个力大小相等、方向相反、位于同一直线上。
)个力大小相等、方向相反、位于同一直线上。
)个力大小相等、方向相反、位于同一直线上。
)个力大小相等、方向相反、位于同一直线上。
)公理公理33:
加减平衡力系公理:
加减平衡力系公理BA推理推理11:
力的可传性定理力的可传性定理力的可传性定理力的可传性定理在在作用于刚体的已知力系上,加上或减去任意一作用于刚体的已知力系上,加上或减去任意一个平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用效应个平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用效应。
FAB作用在刚体上的力作用在刚体上的力作用在刚体上的力作用在刚体上的力,可沿其作用线移动,不改可沿其作用线移动,不改可沿其作用线移动,不改可沿其作用线移动,不改变它对刚体的作用变它对刚体的作用变它对刚体的作用变它对刚体的作用ABF推理推理22:
三力平衡汇交定理:
三力平衡汇交定理OABC刚体在三个力作用下处于平衡状态时,若其中两刚体在三个力作用下处于平衡状态时,若其中两刚体在三个力作用下处于平衡状态时,若其中两刚体在三个力作用下处于平衡状态时,若其中两个力相交于一点,则另一个力也必通过此点,且个力相交于一点,则另一个力也必通过此点,且个力相交于一点,则另一个力也必通过此点,且个力相交于一点,则另一个力也必通过此点,且三个力必处于同一平面内三个力必处于同一平面内三个力必处于同一平面内三个力必处于同一平面内推理推理推理推理2222的作用:
当知道刚体只作用三个力时,可根据的作用:
当知道刚体只作用三个力时,可根据的作用:
当知道刚体只作用三个力时,可根据的作用:
当知道刚体只作用三个力时,可根据已知的两个力,确定第三个力的方向。
已知的两个力,确定第三个力的方向。
已知的两个力,确定第三个力的方向。
已知的两个力,确定第三个力的方向。
公理公理44:
作用与反作用定律:
作用与反作用定律PP作用力和反作用力作用力和反作用力
(1)P和和P
(2)FN和和FN两物体之间的相互作用力(作用力和反作用两物体之间的相互作用力(作用力和反作用两物体之间的相互作用力(作用力和反作用两物体之间的相互作用力(作用力和反作用力)总是同时存在的,两力大小相等,方向相反,力)总是同时存在的,两力大小相等,方向相反,力)总是同时存在的,两力大小相等,方向相反,力)总是同时存在的,两力大小相等,方向相反,沿同一直线。
但这两个力分别作用于两个物体上,沿同一直线。
但这两个力分别作用于两个物体上,沿同一直线。
但这两个力分别作用于两个物体上,沿同一直线。
但这两个力分别作用于两个物体上,所以,这一对力不是一组平衡力。
所以,这一对力不是一组平衡力。
所以,这一对力不是一组平衡力。
所以,这一对力不是一组平衡力。
P公理公理55:
刚化原理:
刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡,若将变形体在某一力系作用下处于平衡,若将变形体在某一力系作用下处于平衡,若将变形体在某一力系作用下处于平衡,若将该物体刚化为刚体,则平衡状态保持不变。
该物体刚化为刚体,则平衡状态保持不变。
该物体刚化为刚体,则平衡状态保持不变。
该物体刚化为刚体,则平衡状态保持不变。
该公理的作用为该公理的作用为该公理的作用为该公理的作用为:
刚体静力学的结果可用于变刚体静力学的结果可用于变刚体静力学的结果可用于变刚体静力学的结果可用于变形体。
形体。
形体。
形体。
1-21-2约束和约束力约束和约束力一、有关概念一、有关概念自由体自由体:
约束力:
约束力:
约束对被约束体约束对被约束体约束对被约束体约束对被约束体(研究对象)的(研究对象)的(研究对象)的(研究对象)的作用力作用力作用力作用力约束力的方向:
约束力的方向:
与该约束与该约束所阻碍的位移方向相反所阻碍的位移方向相反非自由体(被约束体)非自由体(被约束体):
研究对象研究对象约束(约束体):
约束(约束体):
对对对对被约束体被约束体被约束体被约束体(研究对象)(研究对象)(研究对象)(研究对象)的位移起限制作用的的位移起限制作用的的位移起限制作用的的位移起限制作用的周围周围周围周围物体物体物体物体二、平面问题中的几种常见的约束二、平面问题中的几种常见的约束11、光滑接触面约束、光滑接触面约束光滑光滑:
实例实例接触面之间无摩擦接触面之间无摩擦约束力约束力:
作用于接触点,沿二个接触面作用于接触点,沿二个接触面的公法线方向(若为尖点和面的公法线方向(若为尖点和面的接触,则沿该面的法线方向)的接触,则沿该面的法线方向)BA光滑接触面约束光滑接触面约束:
约束力作用于接触点,沿二个接触约束力作用于接触点,沿二个接触约束力作用于接触点,沿二个接触约束力作用于接触点,沿二个接触面的公法线方向面的公法线方向面的公法线方向面的公法线方向(若为尖点和面的(若为尖点和面的(若为尖点和面的(若为尖点和面的接触,则沿该面的法线方向)。
接触,则沿该面的法线方向)。
接触,则沿该面的法线方向)。
接触,则沿该面的法线方向)。
oAB光滑接触面约束光滑接触面约束光滑接触面约束光滑接触面约束:
约束力约束力约束力约束力:
作用于接触点,作用于接触点,作用于接触点,作用于接触点,沿二个接触面沿二个接触面沿二个接触面沿二个接触面的公法线方向的公法线方向的公法线方向的公法线方向O1O2AFFRRFFRR滑槽与销钉滑槽与销钉22、柔索、柔索FFRR特点:
只能受拉,不能受压。
特点:
只能受拉,不能受压。
实例:
实例:
柔索柔索:
实实例例33、光滑圆柱铰链约束、光滑圆柱铰链约束销销钉钉销钉销钉销销钉钉孔孔O圆柱销约束力的分析圆柱销约束力的分析FFRRyyFFRRxx销钉销钉(铰链铰链)4、滚动支座5、固定铰支座、固定铰支座AAFFAyAyFFAxAx固固定定铰铰支支座座ABC圆柱铰链和固定铰链支座的进一步说明圆柱铰链和固定铰链支座的进一步说明固定铰链支座固定铰链支座C圆柱铰链圆柱铰链BCACABCABCCC1AC2BBCACABC
(1)
(1)球球铰铰FFRyRyFFRxRxFFRzRz66、其它约束、其它约束球球股骨股骨盆骨盆骨球窝球窝盆骨与股骨之间的球铰连接盆骨与股骨之间的球铰连接(22)止推轴承)止推轴承AA1-3研究对象、分离体、受力图研究对象、分离体、受力图受力分析过程与方法受力分析过程与方法确定研究对象确定研究对象p取取分离体;分离体;根据约束性质确定约束力;根据约束性质确定约束力;画受力图。
画受力图。
受受力力分分析析示示例例
(1)WW取取分离分离体体FFRRAAFFRRBBAABBWW画画受受力力图图受受力力分分析析示示例例
(2)AABBFF22FF11FF33确定确定A、B二处的约束力二处的约束力AABBFF22FF11FF33FFAyAyFFAxAxFFRRBB取取分离分离体体画画受受力力图图ABB2.2.比较比较ABAB杆与杆与BCBC杆杆的受力。
的受力。
1.1.画出圆盘的受力图;画出圆盘的受力图;受受力力分分析析示示例例(3)圆盘的受力图圆盘的受力图WWFFR2R2FFR1R1CC分分析析A、C二二处处约约束束力力CCFFBCBCFFBCBC二力杆二力杆(二力构件二力构件)BC杆只有两端受力杆只有两端受力BC杆为杆为二力杆二力杆O三三力平衡力平衡汇汇交交FR1FAFB研究对象、分离体、受力图小结研究对象、分离体、受力图小结11、受力分析过程与方法、受力分析过程与方法、受力分析过程与方法、受力分析过程与方法(11)、确定研究对象)、确定研究对象)、确定研究对象)、确定研究对象(22)、取隔离体)、取隔离体)、取隔离体)、取隔离体(33)、根据约束性质确定约束反力)、根据约束性质确定约束反力)、根据约束性质确定约束反力)、根据约束性质确定约束反力(4)、)、画受力图(包括,主动力和约束反力)画受力图(包括,主动力和约束反力)画受力图(包括,主动力和约束反力)画受力图(包括,主动力和约束反力)特别注意:
特别注意:
判别:
二力杆二力杆判别:
三力汇交平衡三力汇交平衡2、明确研究对象、明确研究对象研究对象的选取,要根据解题的需要,合理选择。
研究对象的选取,要根据解题的需要,合理选择。
研究对象可以是单个物体,可以是由几个物体构成的研究对象可以是单个物体,可以是由几个物体构成的子系统,也可以是整体。
子系统,也可以是整体。
3、画研究对象受力图时要画上、画研究对象受力图时要画上
(1)作用在研究对象上的所有)作用在研究对象上的所有主动力主动力
(2)作用在研究对象上的所有)作用在研究对象上的所有约束反力约束反力约束反力要画在被约束体和约束的约束反力要画在被约束体和约束的接触处接触处(用约束反力代替原先的约束)(用约束反力代替原先的约束)约束力的方向与所阻碍的位移方向约束力的方向与所阻碍的位移方向相反相反内力内力:
研究对象内部各物体之间的作用力:
研究对象内部各物体之间的作用力外力外力:
研究对象外部的物体对研究对象中各物:
研究对象外部的物体对研究对象中各物体的作用力体的作用力4、画研究对象受力图时要注意、画研究对象受力图时要注意
(1)只画)只画外力,外力,不画不画内力内力
(2)作用
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- 静力学 分析