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1、2019/10/13,静力学研究的两个基本问题: 力系的简化 物体在力系作用下的平衡条件,静力学是工程力学的基础部分,在工程技术中有着广泛的应用。,静力学是研究物体机械运动的特殊情况物体平衡问题的科学,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,2019/10/13,第一章 静力学基本概念 受力图,第一节 力的概念,力 是物体间相互的机械作用。这种作用使物体的机械运动状态发生变化，或使物体发生变形。即力有外效应和内效应。
2、 力的三要素：大小、方向、作用点 力的单位：N(牛顿)，kN(千牛),第二节 刚体的概念,刚体是理想化的力学模型,刚体：在任何情况下都不发生变形的 物体,2019/10/13,作用于刚体上的两个力平衡的必要充分条件是：二力等值、反向、共线、且作用在同一物体上。,1 二力平衡公理,第三节 静力学公理,2 加减平衡力系公理,在作用于刚体上的任一力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。,推论1：力的可传性原理-力的滑移定理,由此可见，对刚体而言，力的三要素：方向、大小、作用线,2019/10/13,作用于物体上同一点上的两个力，可以合成为一个合力。 合力的作用点仍在该点，合力
3、的大小和方向是以这两个力为边所做的平行四边形的对角线来表示。,3 力的平行四边形法则,力三角形法则,怎样求合力？,2019/10/13,若刚体在三个不平行力的作用下处于平衡，则三个力必然汇交于同一点。,R12,证明：,1 利用力的可传性原理找到任意两个力的交点,2 利用平行四边形法则在交点合成一个合力,3 该合力与第三个力满足二力平衡公理，必定共线，所以第三个力也必然过交点。即三力平衡必汇交于一点,各力的汇交点,推论2：三力平衡汇交定理,2019/10/13,4 作用与反作用原理,两物体间相互作用的力，总是大小相等、方向相反、沿同一作用线，分别作用在相互作用的两个物体上。,5 刚化原理,变形体
4、在已知力系作用下维持平衡状态，如果将这个已变形但平衡的物体变成刚体(刚化)，其平衡不受影响。,2019/10/13,第四节 约束与约束反力,约 束：阻碍非自由物体运动的限制条件。 约束反力：约束物体对被约束物体的作用力，也称约束力、反力。 主 动 力：可以直接测量的，“主动”作用的力，如重力、人力、机械力、风 力、水力等，也称载荷或荷载。 被 动 力：由主动力的作用引起的作用力，通常是指约束反力和摩擦力，往 往需要根据平衡条件才能确定。,T,自 由 体：能在空间作任意运动的物体。 非自由体：受到了其他物体的限制，在某些方向上不 能自由运动的物体。,约束是相互的，约束反力也是相互的,2019/1
5、0/13,第五节 约束的基本类型及约束反力,(1) 柔性约束,(2) 光滑接触面(线、点)约束,柔性约束(如绳索)的约束反力作用在连接点，沿着柔性物体的中心线，且背离被约束的物体。,光滑面约束反力的方向，应沿接触处的公法线且指向被约束的物体。,2019/10/13,柔性约束,柔绳、链条、胶带构成的约束,T1,T2,2019/10/13,柔性约束,胶带构成的约束,2019/10/13,柔性约束,链条构成的约束,2019/10/13,光滑接触面约束,光滑接触面约束,N,N,N,2019/10/13,光滑接触面约束实例,2019/10/13,(3)固定铰链支座、圆柱铰链约束与向心轴承,在无法确定反力
6、方向时，通常用通过铰链中心的两个大小未知的正交分量X和Y来表示。,2019/10/13,固定铰链支座,固定铰链支座,2019/10/13,圆柱铰链约束,N,圆柱铰链约束,2019/10/13,圆柱铰链和固定铰链支座,蝶 铰(活页),2019/10/13,向心轴承实例,2019/10/13,(4) 辊轴约束(活动铰支座、辊轴支座),辊轴支座的约束反力通过销钉中心，垂直于支撑面，指向待定。,2019/10/13,活动铰链支座实例,2019/10/13,(5) 二力杆约束,只在两点受力的构件称为二力杆。 二力杆沿二点连线受力。 根据作用力和反作用力定律，作为约束，二力杆提供的约束反力也是沿二点连线。
7、,2019/10/13,(6) 固定端约束,固定端约束反力为XA， YA和 MA(约束反力偶)。 XA和YA限制对象X和Y两个方向的平动，MA限制对象的自由转动。,2019/10/13,固定端(插入端)约束受力的简化,固定端(插入端)约束实例,2019/10/13,固定端(插入端)约束实例,2019/10/13,把研究的物体(研究对象)从周围物体的约束中分离出来(即去掉约束，单独画出来) 。并在分离出的物体轮廓图形上画出所有的主动力和约束反力。这样得到的图形称为受力图，也叫分离体图。 受力图是受力分析的结论最直观的表达形式。,力学模型图,第六节 物体的受力分析 受力图(重点),高炉上料滑车,受
8、力图,2019/10/13,(1)取分离体：根据问题的要求确定研究对象，去掉约束，单独画出研究对象的轮廓图形。 (2)画已知力：载荷。注意：如果没有特意，意味着构件的重力是忽略不计的。 (3)画约束反力：确定约束类型，根据约束性质画出约束反力。,画受力图的基本步骤：,必要的形式和科学的方法是取得成功的捷径,2019/10/13,简例1：简单刚架的受力分析,2019/10/13,简例2：悬臂吊车的受力分析,2019/10/13,例题 1,等腰三角形构架ABC 的顶点 A，B，C 都用铰链连接，底边AC固定，而AB 边的中点D 作用有平行于固定边AC 的力F，如图所示。不计各杆自重，试画出杆AB
9、和BC 的受力图。,解：,1. 杆 BC 的受力图。,2. 杆 AB 的受力图。,2019/10/13,用力F 拉动碾子以轧平路面,重为G 的碾子受到一石块的阻碍，如图所示。试画出碾子的受力图。,例题 2,碾子的受力图为:,A,B,F,G,NA,NB,解：,2019/10/13,如图所示压榨机中，杆AB和BC的长度相等，自重忽略不计。A ，B，C ，E处为铰链连接。已知活塞D上受到油缸内的总压力为F = 3 kN，h = 200 mm，l = 1 500 mm。试画出杆AB ，活塞和连杆以及压块C的受力图。,例 题 3,解：,1.杆AB的受力图。,2. 活塞和连杆的受力图。,3. 压块 C 的受力图。,
