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1、绪论理论力学是研究物体机械运动规律的一门科学 机械运动 物体在空间的位置随时间而变化 理论力学内容静力学 运动学 动力学属于古典力学（经典力学）范畴采用的是惯性坐标系理论力学的研究对象和内容：力学模型数学模型求解结论理论力学的学习与研究方法技术基础课学习理论力学的目的为后继课程打基础直接解决实际问题分析问题解决问题的能力作业、答疑第一篇 静力学引言静力学研究对象： 刚体静力学刚体： 任意两点间距离始终保持不变的物体刚体系（物系）： 刚体、刚体系若干物体通过一定的形式组成的系统FfLfL/500刚体的概念有相对性:与研究问题性质相关 刚刚体体研究塔吊不致倾倒，确定所需配重变变 形形 体体对于塔吊
2、和组成塔吊的每一根杆件对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件力系：静力学研究内容：研究刚体或刚体系在力系作用下处于平 衡的规律平衡：作用在物体上的一群力物体相对地面（惯性参考系）处于 静止或匀速直线平动的状态，称此 物体处于平衡状态 作用于物体上，使物体保持平 衡的力系平衡力系：平衡力系中任一个力都是其余 力的平衡力平衡力：为研究平衡规律进行力系简化用一个简单且与之等效的力系代替一 个复杂力系力系简化：若一个力与一个力系等效，则该力称为此 力系的合力 力系中各个力称为分力两力系对同一物体作用效果相同，则此二 力系等效等效力系：合力：分力：在力系简化的基础上，以寻找出物系在 力系作用下保持平衡的条件。平
3、衡条件：使物系保持平衡时，力系所应满足的 条件。刚体静力学又称为矢量静力学静力学主要研究：力系简化、平衡条件及其应用第一章 静力学基本概念与受力图1-1力的概念力：力是物体间相互的机械作用，其结果是使 物体的运动状态发生改变（外效应）或使 物体产生变形（内效应）。力对物体的作用效果与力的大小、方向、作 用点相关，其称为力的三要素。因此，力是 矢量。集集 中中 力力汽车通过轮胎作用在桥面上的力汽车通过轮胎作用在桥面上的力第一章 静力学基本概念与受力图 1-1力的概念分分 布布 力力桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力第一章 静力学基本概念与受力图 1-1力的概念集中力单位N, KN用黑体大写
4、字母表示是矢量，如F，Q，WF、Q、W只表示大小分布力用q表示，单位KN/m，称为载荷集度qqm手写时用表示第一章 静力学基本概念与受力图 1-1力的概念第一章 静力学基本概念与受力图公理一、力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个 合力，合力的作用点也在该点，其大小和方向 由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确 定。FR=F1+F21-2基本公理与定理公理一、力的平行四边形法则（简单力系的简化）FR=F1+F2四边形法与三角形法之别？第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理公理一的引伸：共点力系力多边形法力多边形F1F2F3F4FR公理一、力的平行四边形法则第
5、一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理普遍的矢量合成法则，满足加法交换律 分矢与合矢之别？共点力系可以合成为一个合力合力与合矢之别？公理一、力的平行四边形法则第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理公理一的引伸：公理二、二力平衡条件 作用于刚体上的两个力平衡的充分必要条 件是：此二力大小相等，方向相反，且沿 同一直线。对变形体来说，这只是必要条件，而非 充分条件（简单力系的平衡条件）第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理公理三、加减平衡力系公理在作用于刚体的任一力系上，加上或者 减去任意一个平衡力系，不改变原力系 对刚体的作用效果。该公理对变形体只是必要条
6、件，而非 充分条件。（力系的等效代换条件）第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理推理1 、力的可传性原理作用于刚体上的力可沿其作用线移至刚体上的 任意一点，而不改变其对刚体的作用效应。 与公理三一样，该定理对变形体只是必要条 件，而非充分条件正由于力的可传性，力是滑矢F=F = -F“汇交力系=共点力系第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理推理2：三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个 力交于一点，则第三个力必过汇交点，此三个力 共面，它们组成的力三角形自行封闭。FRF3推知：推知：若共点力系（汇交力系）的力多边形自行封 闭，即它们的合力为零，则该
7、力系平衡。第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理公理四：作用与反作用公理两物体间相互作用的力，总是大小相等， 方向相反，沿同一直线，分别作用在两个物 体上。（力总是成对出现）作用力与反作用力常用相同字母F，F 表示。第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理公理五：刚化公理 若变形体在某力系作用下处于平衡， 则将该变形体刚化为刚体，其平衡状态 不变。WN NW 第一章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理(1)合矢与合力之别? (2)几何法求合矢时，分矢与合矢之别(3)力沿任意两个轴分解时的两个分力与 力向该二轴的投影之别(4)二力平衡与作用力、反作用力之别第一
8、章 静力学基本概念与受力图 1-2基本公理与定理自由体 非自由体 限制非自由体某些方向的位移不能实 现的物体称为该非自由体的约束 约束反力：约束作用给被限制物体的力可事先测得的力，如推力、拉力、重力等 随主动力变化而改变的力约束反力是被动力约束反力是被动力被动力：约束：主动力：第一章 静力学基本概念与受力图1-3约束和约束反力约束反力的判断原则 ：1、过与被约束物体的接触点 2、与所限制物体的运动方向相反 常见约束及其约束反力一、柔索约束PPF1F2柔索的约束反力过接 触点，沿柔索中心线方 向，背离物体而去。结论：第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力F1F2F1 F2第一章 静
9、力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力二、光滑面约束FNFNFN1FN2FN光滑面的约束反 力过接触点，沿公 法线方向，指向物 体。结论：第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力FN1FN2FN3第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力齿齿 轮轮 啮啮 合合 力力第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力齿齿 轮轮 啮啮 合合 力力F FR RF FR R 第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力FN FN第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力滑槽与销钉FNFN第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力三、光滑铰链约束1
10、、固定铰链支座：约束反力沿公法线方向第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力固固 定定 铰铰 支支 座座A AF FAyAyF FAxAx简化符号：A第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力三、光滑铰链约束1、固定铰链支座 ：2、中间铰链连接第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力销销 钉钉销钉销钉( (中间铰链中间铰链) )第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力F FR Ry yF FR Rx x销钉销钉( (中间铰链中间铰链) )第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力三、光滑铰链约束1、固定铰链支座 ：2、中间铰链连接CCFC
11、yFCx简化符号：第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力铰第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力铰第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力3、径向（向心）轴承构造如图：与固定支座类似第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力F FRyRyF FRxRxA滚珠滚珠( (柱柱) )轴承轴承与固定支座类似第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力简化符号（沿轴向）： 在平面内：在空间：FAXFAZ FN3、径向（向心）轴承A与固定支座类似双面约束第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力4、止推轴承构造如图：简化符号：在空间：FA
12、xFAZFAY在平面内：FAXFAY第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力5、球铰链(球铰)简化符号：AFRyFRxFRz第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力四、辊轴支座简化符号：单面约束（类似光滑面）FNFNFN第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力五、二力构件ABCFBCABCFBCFFFF结论： 只在两处受力平衡的物体叫二力构件。二力构件的约束反力必沿两点的连线方向。二力构件一般当作约束处理。第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力五、二力构件 BCFFF BCF 附：小链杆约束兼备辊轴支座与二力杆的特点， 约束反力沿铅垂方向，指向
13、或离开物体。FNFN双面约束第一章 静力学基本概念与受力图 1-3约束和约束反力返回返回刚化原理某力系使变形体保持平衡，若将该变 形体刚化为刚体，其平衡状态不变。（1）确定研究对象，也叫取分离体： 单画出研究对象的简图 （2）在分离体上画出它所受的所有力 先画出主动力，再画出约束反力 这个过程叫受力分析 这个图形叫受力图对物体进行受力分析第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图已知：一半圆柱体重P，置放 在一光滑矩形槽内，如图所示 ， 求：画出该半圆柱体的受力图 。解：PFNAFNBFNC第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图 例1-1A AB BF F2 2F F1 1
14、 F F3 3确定A、B二处 的约束力A AB BF F2 2 F F1 1F F3 3解：解：取 隔 离 体画 受 力 图F FR RB BF FAyAyF FAxAx第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图例1-2已知：一简易梯子放在 光滑面上，梯子重量忽 略不计，设人重P求：画出该梯子整体的 受力图，梯子的AC与 BC各部分及铰C的受力 图。第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图例1-3解：PFNAFFcyFcxCEB（带销）FCY FCXFNBFFCXFCYFcx1Fcy1CEB（不带销）FCY1FCX1FNBFFNAFNB第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离
15、体和受力图 例1-32.2.比较比较ABAB杆与杆与BCBC杆的杆的 受力。受力。1.1.画出圆盘的受力图；画出圆盘的受力图；例1-4第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图解：CF FAxAxF FAyAyF FCBCBF FR1 R1 例1-4第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图解：CF FBC BC F FCBCBF FR1 R1 F FAxAxF FAyAyF FBC BC 例1-4第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图已知:一简易压榨机如 图所示，AO杆上有力 偶m作用，槽光滑。 求：画出整体的受力 图及AO杆、 B销、压 头D的受力图。例1-5第
16、一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图FOXFOYFCFNYFNX解：例1-5第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图解： FOX FOYFCFNYFNXFABFBAFBDFBCFNXFNYFDBFDB FNXFNYFDBFDBBFBAFBCFBDFBAFBAFBCFBD例1-5第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图已知：一简易支架如图 所示，承受载荷P作用。 求：试画出整体的受力 图及OB杆带轮O、OB杆 、AD杆、轮O、小轮及 销O的受力图。例1-6第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图解：FBXFBYFAXFAY例1-6第一章 静力学基本概念与受力图1-4分离体和受力图T3T1T2FOXFOY（不带销 ）FBXF
