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1、第一章 静力学的基本概念重 点力、力系的概念难 点力系的分类第一节节 力和平衡的概念 一、力的定义定义物体与物体之间的相互作用作用效应 ： 外效应使物体宏观的运动状态发生改变。（运动效应） 内效 应使物体的形状和大小发生变化。（变形效应） 三要素大小、方向、作用点。 方向实际上指的是力的作用线在空间的指向与方位。 力的图示法 二、力系定义作用在物体上的一群力按力的作用线分布：平面力系和空间力系；按力的作用线关系：汇交力系、平行力系和任意力系。 力偶系.三、静力学的研究对象平衡构件相对于地面处于静止或作匀速直线运动 的状态称为平衡平衡。1、基本概念刚体指物体在力的作用下，其内部任意两点之间的距离
2、 始终保持不变。本课程第一、二、三章所研究的物体都视为刚体（ 与刚体相对应的是变形体，当变形对于研究物体平衡或 运动规律不能忽略时，物体称为变形体）。2、静力学研究的问题 （1）物体的受力分析分析某个物体共受几个力，以及每个力的作用位置和方 向。 （2）力系的等效替换(或简化)将作用在物体上的一个力系用另一个与它等效的力系来 代替，这两个力系互为等效力系。如果用一个简单力系等效 地替换一个复杂力系，则称为力系的简化。如果某力系与一 个力等效，则此力称为该力系的合力，而该力系的各力称为 此力的分力。 （3）建立各种力系的平衡条件第二节 静力学基本公理重 点难 点静力学基本公理的应用静力学基本公理
3、公理1 力的平行四边形法则力的三角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 ，合力的大小和方向，由这两个力为边 构成的平行四边形的对角线确定 公理二 力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡充分和必要的条 件是，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直 线上 上述的二力平衡条件对于刚体是充分的也是必要的，而 对于变形体只是必要不是充分的。如图所示的绳索的两 端若受到一对大小相等、方向相反的拉力可以平衡，但 若是压力就不能平衡。n内容在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉一个平衡 力系，本不改变原力系对刚体的作用效果。n推论1力的可传性原理n作用于刚
4、体上的力可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而 不会改变该力对刚体的作用效果。公理3 加减平衡力系推理1 力的可传性作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意 一点，并不改变该力对刚体的作用。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，若其中两个力的作用 线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力 的作用线通过汇交点。公理四 作用与反作用定律作用力与反作用力大小相等，方向相反，沿同一直线且分别 作用在两个相互作用的物体上。它是受力分析必需遵循的原则公理5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体， 其平衡状态保持不变。注意：刚体的平衡条件是变形
5、体平衡的必要条件，而非充分条件。 重 点1、约束及约束反力的概念2、常见的几种约束反力的画法。难 点约束反力画法的灵活应用第三节 约束与约束反力的概念一、约束和约束反力的概念自由体（如：空中漂浮物）工程中的物体 非自由体（如：基础、墙。梁等）约束限制(阻碍)非自由体运动（运动趋势）的物体 称为约束物体，简称约束约束反力约束施加在被约束体上的力：是被动力被动力，大小取决于作用于物体的主动力。 作用位置位置在约束与被约束物体的接触面上。 方向方向与约束所能限制的物体运动方向相反相反。WWF FT T被约束体 上的力使被约束体运动(运动趋势)的力主动力（自重或 传递的荷载）限制被约束体运动的力约束反
6、力1、光滑面约束当物体在接触处的摩擦力很小而略去不计 时，就构成了光滑接触面约束 。光滑面约束反力体现为对被约束体所施加的压力，压力 的方向沿接触面的公法线方向（也叫接触面的法向压力） 用FN或N表示.二、常见约束类型及其约束反力的画法 WW0G G光滑约束（接触面法向压力）光滑约束（接触面法向压力）G G1 1G22、柔体约束由柔软的不计自重的物体构成的约束3、光滑圆柱形铰链约束当圆柱形铰链的约束反力方向无法确定时，用其正交分量FCX、 FCY表示，当圆柱形铰链连接的是二力杆时，其反力方向是可以 确定的，如链杆约束4、固定铰支座将结构物和构件连接在墙、柱、基础等支承物上的装置称为 支座。用光
7、滑圆柱铰链把结构物或构件与支承底板连接，并 将底板固定在支承物上而构成的支座，称为固定铰支座。 分力和的指向可任意假定。 5可动铰支座在固定铰支座底板与支承面之间安装若干个辊轴，就构成了可 动铰支座，又称辊轴支座， 在桥梁、屋架等结构中常用采用可动铰支座，以保证在温度变化等因 素作用下，结构沿其跨度方向能自由伸缩，不致引起结构的破坏。6链杆约束两端各以铰链与物体连接且中间不受力（自重忽略不计）的刚 性直杆称为链杆。这种约束反力只能限制物体沿链杆两端铰链中心的连线方向的 运动，而不限制其他方向的运动。因此，链杆对物体的约束反 力为沿着链杆两端铰链中心连线，其指向或背离物体（拉力） ，指向或向离物
8、体（压力）。 7固定端约束固定端约束也是工程结构中常见的一种约束。如图 a所示 当钢筋混凝土柱与基础整体浇注时，基础对柱的约束以及 图b所示雨蓬梁对雨蓬板的约束都属于固定端约束，c为其 结构简图。 这种约束的特点是：在连接处具有很大的刚性，被约束物 体在该处完全被固定，即不允许被约束物体在连接处发生 任何相对移动和转动 。abcd第四节 物体的受力分析与受力图教学目标：1、掌握脱离体和受力图的概念； 2、掌握画受力图的步骤及方法 3、会画单个物体的受力图重 点1、画受力图的步骤及方法2、单个物体受力图的画法。难 点约束类型的判断及约束反力的正确画法一、概念解决力学问题时，首先要选定需要进行研究
9、的 物体，即确定研究对象；然后考查和分析它的受力情 况，这个过程称为进行受力分析。分离体把研究对象解除约束，从周围物体中 分离出来，画出简图。受力图将分离体所受的主动力和约束反力 以力图示法表示在分离体上所得到的图形。受力分析的步骤1、确定研究对象，取分离体；2、先画主动力，明确研究对象所受周围的约束 ，进一步明确约束类型，什么约束画什么约束反力。3、必要时需用二力平衡共线、三力平衡汇交等 条件确定某些反力的指向或作用线的方位。注意：（1）受力图只画研究对象的简图和所受的全部力；（2）每画一力都要有依据，不多不漏；（3）不要画错力的方向，反力要和约束性质相符， 物体间的相互约束力要符合作用与反
10、作用公理。二、例题【例1-1】 用力拉动碾子以压平路面，重为的碾子受到一石块的阻碍，如图1-12(a)所示。不计摩擦 。试画出碾子的受力图。【解】 (1) 选取研究对象，画分离体图。 (2) 画出作用在分离体上的全部主动力。 (3) 在去掉了约束的地方代之以相应的约束反力。 【例1-2】 如图1-13(a)所示简支梁（梁除分别在两端有固定 铰支座和可动铰支座外不再有其他约束的梁就是简支梁） AB上作用有线均布荷载q (N/m)和在梁的C点处作用有集中 力。试画出梁AB的受力图（不计梁AB的自重）。【例1-3】 如图1-14(a)所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰 接而成。不计自重及摩擦，在拱AC上
11、作用有荷载F。试分别画出拱AC、拱CB、铰C和三铰拱ABC整体的受力图 由二力平衡条件可知，和大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上，如图1-14(b)所示 注意：由二力平衡条件可知，FB和FC大小相等，方向相反，且作用 在同一条直线上，如图b所示 第五节 结构分类、结构的计算简图、荷载及其简化一结构的分类按几何特点 杆系结构 这类结构由杆件组成，杆件的特征是其长度远大于其横截面 上其他两个尺度板和壳类 这类结构的特征是长、宽两个方向的尺寸远大于厚度实体结构 该类结构三个方向的尺度具有相同的量级二力学计算简图 1、定义在对结构和构件的受力和约束经过简化后得到的 、用于力学或工程分析与计算的图
12、形，称为力学计算简图或 计算简图。 2、确定力学计算简图的原则尽可能符合实际。 尽可能简单 杆件的轴线代表杆件，根据结构和约束装置的主要特征选用对应 的支座；根据杆件联结处结构的受力特征和构造特点选用对应的 结点。3、杆件的结点铰结点用圆柱铰链将杆件联接在一起，各杆件 可围绕其作相对转动，但不能移动，如图1-17所示。刚结点杆件在联结处是刚性联接的，汇交于刚 结点处的各杆件之间不发生相对转动(保持夹角不变)与 相对移动 铰结点刚结点三荷载及其简化主动力 、约束反力主动力：使物体运动或有运动趋势的力 约束反力：周围物体限制物体运动的力 外力 集中力、分布力对于作用范围不能忽视的力(荷载)，称为分
13、布力(荷载) 如果力集中作用于一点，这种力称为集中力或集中荷载 集中力分布力分布在物体的表面上，如楼板上的荷载(图1-19 (a)、水坝 上的水压力等，称为面荷载。 如果力(荷载)分布在一个狭长范围内而且相互平行，则可以 把它简化为沿狭长面的中心线分布的力(荷载)，如分布在梁 上的荷载 线分布力或线荷载 直接接触的物体，通过接触表面的相互作用。直接接触的物体，通过接触表面的相互作用。 如物体间压力等。表面力分布作用在接触面上。如物体间压力等。表面力分布作用在接触面上。表面力非直接接触物体间的相互作用。非直接接触物体间的相互作用。 如物体重力、惯性力、电场力、磁场力等。如物体重力、惯性力、电场力、磁场力等。 体积力分布作用在物体整个体积内，与质量有关。体积力分布作用在物体整个体积内，与质量有关。体积力体集度、面集度 、线集度 单位体积上所受的力，称为体集度 单位面积上所受的力，称为面集度， 单位长度上所受的力，称为线集度， 通常用表示，单位为通常用p表示，单位为或或通常用q表示，单位为【例1-4】 求图中均布荷载对A点和B点的矩。【解】 (1)求均布荷载的合力，有（2）按均布荷载的合力分别计 算对A、B点的矩，有
