理論力學(xué)1-靜力學(xué)基本概念和物體的受力分析

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1、1理論力學(xué)第一章靜力學(xué)基本概念和物體的受力分析2§1–1靜力學(xué)的基本概念§1–2靜力學(xué)公理§1–3約束和約束反力§1–4受力分析和受力圖第一章工程靜力學(xué)基礎(chǔ)目錄3剛體是一種理想化的力學(xué)模型。一個物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。1、剛體——在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟拢我鈨牲c(diǎn)間的距離保持不變的物體。§1–1靜力學(xué)的基本概念2、質(zhì)點(diǎn)——具有一定質(zhì)量而形狀、大小可以忽略不計(jì)的物體；質(zhì)點(diǎn)系——由多個質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)。質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系也是一種理想化的力學(xué)

2、模型4確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點(diǎn)力的效應(yīng)外效應(yīng)—改變物體運(yùn)動狀態(tài)的效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)—引起物體變形的效應(yīng)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§1–1靜力學(xué)的基本概念3、力——是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果是使物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。54、平衡——平衡是物體機(jī)械運(yùn)動的特殊形式，是指物體相對參照物保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。平衡是暫時(shí)的、相對的。力系的作用結(jié)果是物體保持平衡或運(yùn)動狀態(tài)不變，該力系則稱為平衡力系?！?–1靜力學(xué)的基本概念力的單位——在國際單位制中，力的單位是

3、牛頓(N)1N=1千克?米/秒2（kg?m/s2)。力系——作用于物體上的一群力平面力系空間力系6?基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對物體的作用效果相同的兩個力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下，能和一個力系等效的一個力?！?–2靜力學(xué)公理7公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。公理二(加減平衡力系公理)可以在作用于剛體的任何一個力系上加上或去掉幾個互成平衡的力，而不改變原力系對剛體

4、的作用?！?–2靜力學(xué)公理8推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動，而不改變它對該剛體的作用==FAF2F1FABF1AB§1–2靜力學(xué)公理9A公理三(力平行四邊形公理)作用于物體上任一點(diǎn)的兩個力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對角矢來表示。F1F2R矢量表達(dá)式：R=F1+F2即，合力為原兩力的矢量和。§1–2靜力學(xué)公理10推論(三力匯交定理)當(dāng)剛體在三個力作用下平衡時(shí)，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點(diǎn)，則第三力的作

5、用線必定也通過這個點(diǎn)。=證明：F3F1R1F2AA3F1F2F3A3AA2A1§1–2靜力學(xué)公理不平行三力平衡的必要條件，即：三力平衡必匯交。三力匯交不一定平衡。11公理四(作用和反作用公理)任何兩個物體間的相互作用的力，總是同時(shí)存在，并且大小相等、方向相反、沿同一作用線，并分別作用于這兩個物體上。它是受力分析必需遵循的原則。公理五(剛化公理)變形體在某一力系作用下處于平衡狀態(tài)，若將這個已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡狀態(tài)保持不變?！?–2靜力學(xué)公理處于平衡的剛體，若視為變形體則不一定平衡。它建立了剛

6、體力學(xué)與變形體力學(xué)的聯(lián)系。12§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：4、約束反力：5、主動力：位移在空間不受任何限制的物體，可以任意運(yùn)動（獲得任意位移）。位移在空間受到一定限制。阻礙物體運(yùn)動的反作用力。對非自由體的位移起限制作用的周圍物體。促使物體運(yùn)動或有運(yùn)動趨勢的力。?基本概念：約束力是由主動力引起的，故它是一種被動力。反力的方向必與該約束所能阻礙的位移方向相反。131、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束：?常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力繩中拉力一般用T表示。14約束反力為拉力，作用線

7、沿柔索背離物體。15A§1–3約束和約束反力?常見的幾種類型的約束162、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力?常見的幾種類型的約束17光滑接觸面約束實(shí)例§1–3約束和約束反力?常見的幾種類型的約束特點(diǎn)：只能承受壓力，限制物體沿接觸面公法線并向著約束體內(nèi)部的位移。給物體的約束反力：壓力作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)方向：沿著公法線，并指向被約束物體。18約束力沿接觸面公法線方向指向物體。具有光滑接觸表面的約束FNFN193、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力?常見的幾種類型的約束20NyNx(1)固定鉸鏈支座

8、：N?§1–3約束和約束反力?常見的幾種類型的約束21(2)滾動支座：RR?常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力特點(diǎn)：允許構(gòu)件沿支承面有微小的移動。作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)方向：垂直于支承面。22光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例?常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力23FAyFAxFAxFAyFA向心軸承(徑向軸承)特點(diǎn)：軸承可讓軸繞軸孔轉(zhuǎn)動，但不能在垂直于軸孔軸線的平面內(nèi)任意移動。作用點(diǎn)：接觸