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1、 平面构件的受力分析11.1 1.1 静力分析基础静力分析基础一、基本概念一、基本概念1.力的概念力的概念（1 1）定义：）定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物 体的运动状态，或使物体变形。体的运动状态，或使物体变形。（2） 力的效应：力的效应： 静力学研究的范畴静力学研究的范畴：刚体刚体( (系系) )在在力力( (系系) )作用下的作用下的平衡平衡问题问题。运动效应运动效应( (外效应外效应) ) 变形效应变形效应( (内效应内效应) )。2力的单位：力的单位： 国际单位制：牛顿国际单位制：牛顿(N)(N) 千牛顿千牛顿(kN)(k
2、N)（3）力对物体的效应取决于）力对物体的效应取决于力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用点大小，方向，作用点AF 2. 2. 力系力系：是指作用在物体上的一群力。是指作用在物体上的一群力。 （1 1）平衡力系）平衡力系 （2 2）等效力系）等效力系 （3 3）合力）合力 （4 4）分力）分力 AFF2F33若某物体具有一固定支点若某物体具有一固定支点O O，受力，受力F F作用，当作用，当力力F F的作用线不通过固定支点的作用线不通过固定支点O O时，则物体将时，则物体将产生转动效应。产生转动效应。其转动效应与力其转动效应与力F F的大小和点的大小和点O O到力到力F F作用线作用线的垂直
3、距离的垂直距离d d有关，用它们的乘积来度量，有关，用它们的乘积来度量，称为力矩。称为力矩。 3.3.刚体刚体就是在力的作用下，大小和形状都不就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。变的物体。4.4.力矩力矩OdF4 作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | , 方向相反方向相反 F1 = F2 , 作用在同一直线上。作用在同一直线上。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理二、基本公理二、基本公理5 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原在已知力系上
4、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。力系对刚体的作用。推论推论1：力的可传性。：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。点，而不改变该力对刚体的效应。公理公理2 2 加减平衡力系原理加减平衡力系原理6公理公理3 3 力的平行四边形公理力的平行四边形公理作用于物体上某一点的两个力，可以合成为一个作用于物体上某一点的两个力，可以合成为一个合力，其作用点也在该点，合力的大小和方向则合力，其作用点也在该点，合力的大小和方向则由两已知力为边所构成的平行四边形的对角线确由两已知力为边所构
5、成的平行四边形的对角线确定。定。平行四边形法则是力的合成法则，也是平行四边形法则是力的合成法则，也是力的分解法则。例如在右图中，拉力力的分解法则。例如在右图中，拉力F F作作用在螺钉用在螺钉A A 上，与水平方向的夹角为上，与水平方向的夹角为a a ，按此法则可将其沿水平及铅垂方向分，按此法则可将其沿水平及铅垂方向分解为两个分力解为两个分力F1 F1 和和F2F2 7证证 为平衡力系，为平衡力系， 也为平衡力系。也为平衡力系。 又又 二力平衡必等值、反向、共线，二力平衡必等值、反向、共线， 三力三力 必汇交。必汇交。 若刚体受到同一平面内互不平行的三个若刚体受到同一平面内互不平行的三个力而平衡
6、时，则该三个力的作用线必汇交于力而平衡时，则该三个力的作用线必汇交于一点。一点。推论推论2：三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 8公理公理4 4 作用和反作用公理作用和反作用公理两物体之间的作用力和反作用力，总是同时存在，且两两物体之间的作用力和反作用力，总是同时存在，且两力等值、反向、共线，分别作用在这两个物体上。力等值、反向、共线，分别作用在这两个物体上。例例 吊灯9约束反力：约束反力：约束对物体运动起限制作用的力。约束对物体运动起限制作用的力。 一、概念一、概念约束：约束：限制物体运动的周围物体。限制物体运动的周围物体。三、约束与约束反力三、约束与约束反力主动力：主动力：使物体产生运动或运
7、动趋势的力。使物体产生运动或运动趋势的力。 10大小常常是未知的；大小常常是未知的；方向总是与限制的运动方向相反；方向总是与限制的运动方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：约束反力特点：GGN1N211概念：由线绳、链条或胶带等非刚性体所形成的约束。概念：由线绳、链条或胶带等非刚性体所形成的约束。二、约束类型和确定约束反力方向的方法：二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.1.柔性约束柔性约束PPT特点：绳索类特点：绳索类只能受拉只能受拉，所以它们的约束反力是，所以它们的约束反力是作用在接触点作用在接触点，方向方向沿绳索背离物体沿绳索背离
8、物体。12约束反力约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方向，方向沿公法线，指向受力物体沿公法线，指向受力物体2.2.光滑面约束光滑面约束 ( (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计) )PNNPNANB概念：当两物体直接接触，并可忽略接触处的摩擦所构成对物体概念：当两物体直接接触，并可忽略接触处的摩擦所构成对物体运动限制时，称为光滑接触面的约束。运动限制时，称为光滑接触面的约束。133.光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束概念：物体经圆柱铰链联接所形成的约束，圆柱铰链是由两个概念：物体经圆柱铰链联接所形成的约束，圆柱铰链是由两个端部带圆孔的构件，用一个销轴连接而成的。端部带圆孔的构件，用一个销轴连接而成
9、的。14AAXAYAA15固定铰支座16固定铰支座17滑槽与销钉滑槽与销钉（双面约束）（双面约束）18二二 力力 杆杆19活动铰支座（辊轴支座）N的实际方向也的实际方向也可以向下可以向下20活动铰支座（辊轴支座）21在对物体进行受力分析时，为了清楚的表示物体的受力情况，在对物体进行受力分析时，为了清楚的表示物体的受力情况，需将研究对象从周围的物体中分离出来，即接触全部约束，成需将研究对象从周围的物体中分离出来，即接触全部约束，成为分离体。为了使分离体的受力情况与原来的受力情况一致，为分离体。为了使分离体的受力情况与原来的受力情况一致，必须在分离体上画出所有主动力，在接触约束的地方画出相应必须在
10、分离体上画出所有主动力，在接触约束的地方画出相应的约束反力。这样所得到的画有分离体及其全部主动力和约束的约束反力。这样所得到的画有分离体及其全部主动力和约束反力的简图称为受力图。反力的简图称为受力图。 2-4 2-4 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图二、受力图二、受力图一、受力分析一、受力分析22选研究对象；选研究对象；取分离体；取分离体； 画上主动力；画上主动力；画出约束反力。画出约束反力。例例1：重量为：重量为W的小球，按图所的小球，按图所示放置，试分别画出小球以及支示放置，试分别画出小球以及支杆受力图。杆受力图。画物体受力图主要步骤为：画物体受力图主要步骤为：23例例2 画出
11、下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特远处汇交，它是一种特殊情况殊情况。24例例4 尖点问题应去掉约束应去掉约束应去掉约束应去掉约束25例例5 画出下列各构件的受力图26三、画受力图应注意的问题三、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，要分清研究对象（受力体）有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。必有力，力的方向由约束类型
12、而定。2.2.不不要要多多画画力力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对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。它是哪一个施力体施加的。1.1.不不要要漏漏画画力力27约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不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，的方
13、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。不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。 即受力图一定要画在分离体上。即受力图一定要画在分离体上。28一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有一个力，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。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。部或单个物体的受力图上要与之保持一致。 5 5、受力图上只画外力，不画内力。、受力图上只画外力，不画内力。 6 、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相 互协调，不能相互矛盾。互协调，不能相互矛盾。7 、正确判断二力构件。、正确判断二力构件。29
