《物体受力分析》PPT课件.ppt
第一章 物体受力分析,基本要求：1、正确理解力的概念、静力学的基本原理；2、能熟练地对力进行投影；3、能正确的画出受力图，做到简单、明了。,1.1 力和力系 力的概念 1、力是物体间的相互机械作用，其效果使物体运动状态发生变化或使物体产生变形。2、力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点。3、力是矢量，矢量的模表示力的大小，矢量的方向表示力的方向，矢量的起端或终端表示力的作用点。4、力的国际单位：牛顿（N）。,1.1.2 力的投影 力矢量在F在空间直角坐标系O-xyz中的投影有两种表示方法:1、已知力矢量F与x、y、z轴的夹角分别为、，,2、已知力矢量F与z轴的夹角为，且其在xy平面内的分力与x轴夹角为，则其在x、y、z轴上的投影为：,1.1.3 力系 平面力系：平面汇交力系、平面平行力系、平面一般力系。空间力系：空间汇交力系、空间平行力系、空间一般力系。若两个力系对物体作用效果相同，则称这两个力系等效。若力系Fi（i=1、2、3.、n）和力系Qj（j=1、2、3.、m）等效，则表示为Fi Qj。若力系和一力等效，则该力称为力系的合力。若力系和零力系等效，则该力系称为平衡力系。,1.1.4 力的基本原理 变形可以忽略的物体称为刚体。1、力的平行四边形定理作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个力，合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线决定。FR=F1+F2 Fx=Fcos Fy=Fsin 式中为F与x轴所夹的锐角。,2、二力平衡定理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。FA=-FB3、加减平衡力系原理 在作用于刚体的已知力系中，加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。,4、力的可传性原理 作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体上任意一点，而不改变该力对刚体的作用效应。加减平衡力系和力的可传性原理只适用于刚体而不适用于变形体。,5、三力平衡汇交定理 一刚体受共面不平行的三个力作用而平衡时，则此三力的作用线必汇交于一点。6、作用力与反作用力定理 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、沿着同一条直线，分别作用在两个相互作用的物体上。,1.2 约束和约束力,1.2.1 自由体和非自由体 运动和位移不受任何限制的物体称为自由体，否则称为非自由体。,1.2 2 约束和约束力 对物体运动或位移起到限制作用的物体称为约束。约束物体对被约束物体的作用力称为约束力。约束力的大小总是未知的，需用平衡条件加以确定。促使物体运动的力称为主动力。如：重力、蒸压力。主动力的大小、方向和作用点一般是已知的。,1.2.3 根据约束本身物理属性或构造分析约束力1、柔性体约束 柔性体约束力的方向是沿着柔性体背离被约束的物体，柔性体约束力的方向可“事前”确定。约束力：T,2、光滑面约束 光滑面约束力的方向是沿着接触面的公法线指向被约束的物体，光滑面约束力的方向可“事前”确定。约束力：N,3、轴承、固定铰支座和中间铰链 约束力：Rx，Ry,4、光滑球形铰链,约束力：Rx，Ry,Rz,5、滚动支座,约束力：R,6、固定支座,约束力：Fx，Fy,M,1.3 受力图,在力学计算中，首先要分析物体受到哪些力的作用，每个力的作用位置如何，力的方向如何，这个过程称对物体进行受力分析。将所分析的全部力用图形表示出来称画受力图。（1）确定研究对象，研究对象可以是一个，也可以是几个物体组成。（2）取分离体。将其从周围物体中分离出来，解除它们的全部约束，并画出其简图，称取分离体。（3）画出全部的主动力和约束力。主动力一般是已知的，必须画出，不能遗漏，约束力一般是未知的，要从解除约束处分析，不能凭空捏造。不画内力，只画外力。外力它包括作用在研究对象上全部的主动力和约束力，研究对象的运动效应取决于外力，与内力无关。,例1.1 画出碾子的受力图。,例题：重为P的混凝土圆管，放在光滑的斜面上，并在A用绳索拉住，如图所示，试画出混凝土圆管的受力图。,例题：水平梁AB受均匀分布的荷载q(N/m)的作用，梁的A端为固定铰支座，B端为滚动铰支座，如图所示，试画出梁AB的受力图。,例1.2 画出物体系统、球体、杆件的受力图。,例1.3 画出整体、AB跨和BC跨的受力图。,例1.4 画出梁AC、杆BC和托架的受力图。,例：,由上述几个例题知正确地画出物体的受力图，是分析和解决力学问题的基础，画物体的受力图时应注意：1必须明确研究对象，将所研究的物体分离出来，画分离体图。研究对象可以取为单一，也可以取由几个物体组成的系统为研究对象，研究对象不同受力也不同。2画出全部的主动力和约束力，应根据连结处的受力特点进行受力分析，不能凭空造力，也不能漏掉一个力。3正确运用静力学原理，例如二力平衡原理、作用力与反作用力定律、三力平衡汇交定理等。当分析物体间相互作用时，作用力的方向一旦被假定，反作用力的方向必与之相反。4画受力图时，要分清系统的外力还是内力，只画外力不画内力。,
