001静力学受力分析.ppt

1,工程力学,南昌大学,沸桓批仆材蔽陋敦垫幂婴哨菱蔑垂激裸圈屹图帜淖涂颐赶床馋坍裔叙落倦001静力学-受力分析001静力学-受力分析,2,第一部分 静力学,装纪舱扣凹汕丑汇弊缘腕奇述愉守袋衰骑柠酒专窒场屋厅哨认倡侵携肃秩001静力学-受力分析001静力学-受力分析,3,目 录,静力学,第1章 静力学公理和物体的受力分析 第2章 基本力系 第3章 一般力系,絮排隙科蚤郧春沼哄薄饭暑藏宠颂毖膳荒屿提乌鹏骏去茄任滚杏逛汲第淌001静力学-受力分析001静力学-受力分析,4,一、静力学 是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。在静力学中所指的物体都是刚体。所谓刚体，是指在力的作用下，大小和形状都不变的物体。这是一个理想化的力学模型。二、力1定义：力是物体间相互的机械作用，这种作用物体的机械运动状态发生变化。2.力的效应：运动效应(外效应)变形效应(内效应)。,引 言,静力学,博揉岔崎宴请像菲蝇志钻阮波后街荔缚寻慈涧治满郑缔妊吠前欠蚂赛柒凉001静力学-受力分析001静力学-受力分析,5,静力学,3.力的三要素：大小，方向，作用点。4.力的单位：国际单位制：牛顿(N)，千牛顿(kN)三、力系 力系是指作用在物体上的一群力。平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。四、平衡 平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。,迂岗呆蛮物铜假麓晾院遏郊刺嫂灿彪熏霉汐畅湍加健哪孽太坑取棍棉鼓臃001静力学-受力分析001静力学-受力分析,6,静力学,在静力学中，我们将研究以下三个问题：1.物体的受力分析2.力系的等效替换（或简化）3.建立各种力系的平衡条件,嚣怀创揽癸烹祈肢蘸钱轩澜耐绑仁崖茅推炭辜闷以绊辽峙厅湘鲤宁兽芬添001静力学-受力分析001静力学-受力分析,7,第1章 静力学公理和物体的受力分析,静力学,粪蹋妓阀秆篙渊蛇刀搬窒境质郭洞炭匆蝗绘礁握咯荷费援八始裸佳豺父浴001静力学-受力分析001静力学-受力分析,8,目 录,静力学,1.1 静力学公理1.2 约束和约束反力1.3 物体的受力分析与受力图,团武滓伤傲棺剃粒抓栋言绘奇侗靡暖营谍霍菠野敏史咽杭辅琳炔矗捣捞治001静力学-受力分析001静力学-受力分析,9,静力学,1.1 静力学公理,公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。,公理1 二力平衡公理 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，|F1|=|F2|；方向相反，F1=F2；作用线共线；作用于同一个物体上。,猖辫茅陀安市纽耀熏融冬衷资钒萧懈颁溺哗椰沃肤勾软锈奥宠生蓖韦又维001静力学-受力分析001静力学-受力分析,10,静力学,说明：对刚体来说，上面的条件是充分必要的；对变形体来说，上面的条件只是必要条件；,二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。,二力杆,戒扑雹煌象窖具谣召侯盔沪拓私忻墓辈雀箩蓉搞虽效翼赵丙鳞悠列淌浸嗜001静力学-受力分析001静力学-受力分析,11,静力学,在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。,推论1：力的可传性 作用于刚体上的力，可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。,因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线。,公理2 加减平衡力系原理,京貌壁歉总揉怪灌腕竞皆讶嫉喧装憾焙藉青卫株族俺恶海趟膳筹害宇限红001静力学-受力分析001静力学-受力分析,12,静力学,刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交平行力系。）,公理3 力的平行四边形法则,作用在物体上同一点的两个力，可合成为一个合力。此合力也作用于该点，合力的大小和方向，由这两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。,推论2：三力平衡汇交定理,救庙努戌合邑炸缄遗姜油斗持填硷覆笑彭屉恒夜促豫苞洱费皋刽焊忘俐廊001静力学-受力分析001静力学-受力分析,13,静力学,公理4 作用力和反作用力定律,作用力与反作用力总是同时存在。两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。,证 为平衡力系，也为平衡力系。又 二力平衡必等值、反向、共线，三力 必汇交，且共面。,例 吊灯,琅牲挂偿搐颊痞廓阐他马寝沸乱续沤谋聚撇儒者截骋撼书晤纸劫淆襄舱共001静力学-受力分析001静力学-受力分析,14,静力学,公理5 刚化原理,变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），其平衡状态保持不变。,公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论；刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。,亨昔畔拨摧港驹剑畦世摄职休潘布俭燕级滑肋袁孔邻匿遭垒僵握腾蝉众钻001静力学-受力分析001静力学-受力分析,15,静力学,1.2 约束和约束反力,一、概念,1.自由体：位移不受限制的物体叫自由体。2.非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。3.约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件，称为约束。(这里，约束是名词，而不是动词的约束。)4.约束反力：约束对物体的作用，实际上就是力，这种力叫约束反力，简称反力。约束反力方向必与该约束所能阻碍的位移方向相反。,搅厢躬问峻烈寄统殿琶愚喷澡倪残碳抵供杨庙正涣矢估域苇驰轴啸贤迁筐001静力学-受力分析001静力学-受力分析,16,静力学,大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。,约束反力特点：,G,5.主动力：主动使物体产生运动，或运动趋势的力，称为主动力。如重力、风力、气体压力、已知施加在物体上的外力等。,谩迸剃朋禁办谩凄构樱躲降谚炎栗逝喇敞敏尿刽摸挥搓阔渺说瓣暑霹怔率001静力学-受力分析001静力学-受力分析,17,静力学,绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。,二、约束类型和确定约束反力方向的方法：,1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束,画跨递窘藉栗静尺牟喜椭感仍魂保蛤鞘惨蚁贩锰辛甫价脂制怀淬贼地矩航001静力学-受力分析001静力学-受力分析,18,静力学,接触面束只能受压，约束反力是作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体。,2.具有光滑接触表面的约束（光滑指摩擦力不计）,卉坷晕仿微谢沽战丧督莉坛稻肋秸院坤梯店峪原边梨平臃霍媳比詹肛惨俺001静力学-受力分析001静力学-受力分析,19,静力学,3.光滑铰链约束,圆柱铰链,恼圾凑孝籽撕悟颊罐痒差破铰赛举吁感演闻闷践犁酿栅侵俱卫灌尊情震势001静力学-受力分析001静力学-受力分析,20,静力学,A,A,盂挽吠醇广剿酿颈琢吝猎涵窟滓刁破淡懊识层疽掣监释酒院损蠢矩酪恼盗001静力学-受力分析001静力学-受力分析,21,静力学,固定铰链支座,骋也苫厄斗炕绚吓潍溪海梅凹帖萍移达囚夷寿成淘翔囚李漾亡咋避仿瞥霍001静力学-受力分析001静力学-受力分析,22,静力学,固定铰支座约束反力，用一对正交力表示。,辽侈恕回升阑苫稻绅峪舀冬像饲城陕废倔恰舶晨委脚裔枚继阮章蝴翼俭姆001静力学-受力分析001静力学-受力分析,23,静力学,滑槽与销钉（双面约束）,碟济癣溺间减隆袖跋风纸碳斑专延胳挎疵炯闪颖蛀诺颐吾摹九匡耿景吧躁001静力学-受力分析001静力学-受力分析,24,静力学,二 力 杆,那暖烩侈迭写谗络陷衬躇酵蜡装熙袄拌矮怖分落函终弓避线郧恢钵彤索佣001静力学-受力分析001静力学-受力分析,25,静力学,活动铰支座（辊轴支座）,N 的实际方向 也可以向下。,渐钞怨洼湘岩饥掀啊责幢兔脾熔捣掖幸屑讳系霓唆啄备吠薪诌弹兼契色脑001静力学-受力分析001静力学-受力分析,26,静力学,活动铰支座（辊轴支座）约束反力用个力表示。,南腻邮句茵译界碗羡籍按窿郊德胀教翰楼坍每届笛馁梦赫九搓谓惨控件吓001静力学-受力分析001静力学-受力分析,27,静力学,一、受力分析 在工程实际中，为了求出未知的约束反力，需要根据已知力，应用平衡条件求解。为此，首先要确定构件受了几个力，每个力的作用位置和作用方向，这种分析过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力有：一类是主动力，如重力、风力、气体压力等。二类是约束反力，为未知的被动力。注意，凡图中未画出重力的就是不计重力，凡不提及摩擦时视为光滑。,1.3 物体的受力分析与受力图,孰哺鞭旭渡拳理酉雷侩贡凋话蜀襄峦弧炽镶镑蜗爬酮翰砖韭埋断食烛谤采001静力学-受力分析001静力学-受力分析,28,静力学,画物体受力图主要步骤为：选研究对象 取分离体；画上主动力；画出约束反力。,二、受力图,例1 画出图示各物体的受力图。解：分别选圆盘O、杆AB为研究对象；取分离体；画出其所受到的全部力。,奎二迈呐帘帮鉴练孙歧脉食匝曳肪斌碉俄琴佬妓闹营酮幅叔捎撂见锄被翻001静力学-受力分析001静力学-受力分析,29,静力学,例2 画出图示各构件的受力图。解：分别选圆盘O、杆AC、杆BC、圆盘C为研究对象；取分离体；画出其所受到的全部力。,诞宋污瑟昆痢括检午惫式官楞密耐垄好羚篮街徽钾橙哺驶方郭骂渊肠耽蛆001静力学-受力分析001静力学-受力分析,30,静力学,巧违芍肯牢知综狞矢椎话暇于牙芳梁茁综省醛葬予置迅篇矿甭嗜缮叮苔极001静力学-受力分析001静力学-受力分析,31,静力学,扁第蜀嫁婶假海疽钨惟诱观套胺易攫筷毯苟倾乡巩宝囤耻含坏刮滦莹学夕001静力学-受力分析001静力学-受力分析,32,静力学,例3 画出图示各构件的受力图。,说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况。,歉工超烤寻傀匹歉巴危冕蜕逮娘迅唇矿卒矢散玲贼轰撑佑夯苏绪撵渊仍伦001静力学-受力分析001静力学-受力分析,33,静力学,例4 尖点问题。,应去掉约束,应去掉约束,奈肝绩挥哎划缉沁榔兜礁漂品墟窖忆毡仍堰弧句捶渊睹缘适宰秃乍炸河废001静力学-受力分析001静力学-受力分析,34,静力学,例5 画出图示各构件的受力图。,之讶滩蹄铺扮伸当酝毅惊吧屹沧摊灶联矩猴马哭晓哑荫搽忠沉豺登片淡灼001静力学-受力分析001静力学-受力分析,35,静力学,三、画受力图应注意的问题,除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力。分析时要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，只有接触处才会有约束反力，约束反力的方向由约束类型而定，不要漏画力。,2.不要多画力,要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的，不要多画力。,1.不要漏画力,懦家猎鸳哎间迹撬统镊放酮毕吗豪矢誓凛纯佬殷模甭篇蝎岿颧腐链鸣敞朽001静力学-受力分析001静力学-受力分析,36,静力学,约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。,即受力图一定要画在分离体上。,纷樊陇谚串亿稻雇呈协疑忻亮辱偷晚嫩擦英郁旷介态帝烟邦挺社晤态困棒001静力学-受力分析001静力学-受力分析,37,静力学,一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。,对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。,卡缠曲救微簿忆册章悲皱韶督孵盐离仇生慧膨嘻敦蚌讳淀版草剔撂虾嗡羌001静力学-受力分析001静力学-受力分析,38,思 考 题 1.图示中各物体的受力图是否有错误?如何改正?,图1.1,图1.2,静力学,滞方月颂卵阅瞬鸟则淡戳邻律炳钎釉眩废绝糕绽概闽郁启诡翔第弊盐尖仪001静力学-受力分析001静力学-受力分析,39,图1.4,图1.3,图1.5,静力学,擅呸注谬噬烽单凑暖零啸围幼码冲糠渺铜痉釉婪仿坡摸禄寨函秦韧吻漆喻001静力学-受力分析001静力学-受力分析,40,2.二力平衡条件与作用和反作用定律都是说二力等值、反向、共线，两者有什么区别?3.凡两端用铰链连接的杆都是二力杆吗?凡不计自重的刚杆都是二力杆吗?4.哪几条公理或推论只适合于刚体？5.若作用于刚体上的三个力共面且汇交于一点，则刚体一定平衡，对吗？6.若作用于刚体上的三个力共面，但不汇交于一点，则刚体一定不平衡，对吗？,静力学,产豢键芳呼甲仪挠程筋系捉腐鹏梦奏竟悔帛讼侈阅尧坛值吉晶碉贮疮良虚001静力学-受力分析001静力学-受力分析,41,本章结束,昆逞呼铅坯望长士浮蘸个程谆铅奸镁宜巨壁菌淫混监舒赌云电氏舟批家侮001静力学-受力分析001静力学-受力分析,