物體受力分析及其平衡條

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1、研究對(duì)象——構(gòu)件，指宏觀可見物體，如橋梁、汽車、塔、化工設(shè)備等。構(gòu)件的狀態(tài)——研究處于平衡狀態(tài)構(gòu)件。平衡狀態(tài)——構(gòu)件在外力作用下相對(duì)于地面是靜止或勻速運(yùn)動(dòng)。第1章物體受力分析及其平衡條件本章研究?jī)?nèi)容——構(gòu)件在外力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)遵循的規(guī)律。①構(gòu)件平衡時(shí)的受力分析②由平衡條件求未知力大小與方向重點(diǎn)：受力分析(forceanalysis)平衡條件(balancecondition)包括兩方面內(nèi)容：§1.1物體受力分析受力圖1.1.1基本概念1.力力——是物體間相互機(jī)械作用。力不能脫離物體而存在力的作用效果：外效應(yīng)——使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變內(nèi)效應(yīng)——物

2、體在力的作用下發(fā)生變形或破壞剛性體——構(gòu)件在外力作用下形狀、尺寸保持不變。注：在對(duì)構(gòu)件受力分析時(shí)——可認(rèn)為構(gòu)件為剛性體。在分析構(gòu)件受力變形時(shí)——不可認(rèn)為構(gòu)件是剛性體。力有三要素——力有大小、方向和作用點(diǎn)力有方向性，力是矢量表示力的大小的國(guó)際單位(SI)——牛頓(N)工程上以千牛(KN)表示：1KN=1000N有時(shí)用千克力(kgf)表示:1kgf=9.8N力三要素用帶箭頭線段表示：如圖：線段AB長(zhǎng)度——表示力的大小AB所在線mn線——表示力的作用線表示力的大小量——標(biāo)量白色字母F表示表示力的大小與方向——矢量黑色字母F表示A點(diǎn)——力的作用點(diǎn)1.1.

3、2靜力學(xué)公理力有四條基本性質(zhì)(1)二力平衡條件一個(gè)剛體只受兩力作用處于平衡，二力一定大小相等，方向相反，作用在同一直線上。剛體形狀不影響二力平衡性質(zhì)二力平衡條件簡(jiǎn)稱——二力等值，反向，共線。二力平衡前提條件：①力作用體為剛性體對(duì)剛性體受拉受壓不變形。條件成立FA=FBFF=F'F'對(duì)非剛性體如，柔軟體（繩索類）②只受兩個(gè)力作用③構(gòu)件處于平衡狀態(tài)。受拉時(shí)FA=FB二力平衡條件成立。受壓時(shí)柔繩不能承受壓力，F(xiàn)A，F(xiàn)B不存在，不能平衡。如圖表示二力作用剛體構(gòu)件構(gòu)件處于平衡，則FA=-FBFA，F(xiàn)B稱為一對(duì)平衡力平衡力概念：二力等值，反向，共線，作用在同一物

4、體上。注意：平衡力必須滿足四條件，否則不是平衡力。二力構(gòu)件——在兩力作用下，處于平衡構(gòu)件,構(gòu)件為桿狀時(shí)，二力桿。二力桿——在二力作用下平衡的剛性桿狀構(gòu)件。注：工程上桿件指長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于截面尺寸。此時(shí)二力不共線也可近似二力桿，但對(duì)長(zhǎng)度和截面尺寸相差不大時(shí)，二力不共線，則不是二力桿。力系概念——同一物體受力數(shù)n≥2,物體受到力系作用。平衡力系——同一物體在受力數(shù)n≥2個(gè)力作用下平衡，力系稱為平衡力系。加減平衡力系原理：作用在剛體上任一力系中，加上或減去任一平衡力系，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，即不改變力的外效應(yīng)，但改變力的內(nèi)效應(yīng)，即加足夠大平衡力系時(shí)，構(gòu)件可能破壞。

5、(2)加減平衡力系原理和力的可傳性原理如圖：在多個(gè)力系作用下，勻速運(yùn)動(dòng)物體，增加或減去任一平衡力系，運(yùn)動(dòng)不變。得出推論——力的可傳性原理即作用在剛體上的力可沿作用線移到剛體上任一點(diǎn)，不改變力對(duì)剛體作用的外效應(yīng)。一小車在水平力作用下，將水平力沿作用線移到小車上任一點(diǎn)，小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。可見：力作用點(diǎn)不是決定力作用效果要素，研究力對(duì)物體外效應(yīng)時(shí)，力可沿作用線滑動(dòng)，力視為滑動(dòng)矢量。如果如果不沿力的作用線移動(dòng)，如圖注意：①力可傳性只適用于剛體物體受力不變形。適用于研究力的外效應(yīng)。對(duì)非剛性構(gòu)件，求變形大小時(shí)，力的可傳性不適用。②不適用于研究力的內(nèi)效應(yīng)對(duì)研究力效

6、應(yīng)，力的作用點(diǎn)決定力的作用效果。力為固定矢量有一橡皮繩在力作用下伸長(zhǎng)，改變一力作用點(diǎn)，顯示出伸長(zhǎng)量不同。(3)力的平行四邊形法則合力：作用在剛體上多個(gè)力，如果用一個(gè)力代替，而不改變力對(duì)剛體作用的外效應(yīng)，此力為合力。力系中各力為分力。a:力的平行四邊形法則合力大小與方向由分力為鄰邊所畫平行四邊形對(duì)角線表示。兩共點(diǎn)力合成——作用于物體上任一點(diǎn)兩力合成后合力也作用于該點(diǎn)。由圖表示共點(diǎn)力合成①兩個(gè)力的合成——由分力求合力平行四邊形法三角形法注意：力為矢量，不能簡(jiǎn)單相加，除非有同一作用線，否則用平行四邊形法合成。矢量和表示：R=F1+F2b:力的合成三角形法以

7、F1末端為F2始端畫出F2（平行于原F2），將F2末端與F1始端連線即為合力R。②力的分解將作用于物體上一個(gè)力分解為兩個(gè)分力，分力合力共點(diǎn)。如圖具有同一對(duì)角線平行四邊形由無(wú)窮多個(gè)，力的分解無(wú)窮多。工程一般將力分解為已知方向的兩力或兩互相垂直的分力。如圖：分解互相垂直力——正交分解F1，F(xiàn)2為正交分力。③三力平衡定律物體受三力作用處于平衡，其中兩力作用線相交一點(diǎn)，則第三力作用線也必相交同一點(diǎn)?？梢宰C明：如圖三力作用物體，物體平衡，兩力作用線交于一點(diǎn)。由力的可傳性原理將F1，F(xiàn)2移到O點(diǎn)求與合力R物體在R和F3兩力作用下平衡，則為二力平衡構(gòu)件。F3與R必

8、等值，反向共線。三力作用線必交于一點(diǎn)。(4)作用與反作用定律特點(diǎn)：作用與反作用力同時(shí)存在，等值，反向，共線。