第1章物体受力分析及其平衡条件.ppt

研 究 对 象—— 构件，指宏观可见物体，如 桥梁、汽车、塔、化工设备等。 构件的状态——研究处于平衡状态构件。 平 衡 状 态——构件在外力作用下相对于 地面是静止或匀速运动。 ; 本章研究内容——构件在外力作用下处于 平衡状态时遵循的规律。 ; §1.1 物体受力分析 受力图; 刚性体——构件在外力作用下形状、尺寸 保持不变。 注：在对构件受力分析时——可认为构件 为刚性体。 在分析构件受力变形时——不可认为 构件是刚性体。; 力有三要素——力有大小、方向和作用点 力有方向性，力是矢量 表示力的大小的国际单位 (SI)——牛顿(N) 工程上以千牛(KN)表示： 1KN=1000N 有时用千克力(kgf)表示: 1kgf=9.8N ;力三要素用带箭头线段表示： 如图：;1.1.2 静力学公理;F;对非刚性体如，柔软体（绳索类）;如图表示二力作用刚体构件; 注：工程上杆件指长度远大于截面尺寸。 此时二力不共线也可近似二力杆，但对长度和截面尺寸相差不大时，二力不共线，则不是二力杆。 ;力 系 概 念——同一物体受力数n≥2,物体受 到力系作用。 平 衡 力 系——同一物体在受力数 n≥2个力 作用下平衡，力系称为平衡力系。 加减平衡力系原理： 作用在刚体上任一力系中，加上或减去任一 平衡力系，物体的运动状态不变，即不改变力 的外效应，但改变力的内效应，即加足够大平 衡力系时，构件可能破坏。 ;如图：在多个力系作用下，匀速运动物体，增加或减去任一平衡力系，运动不变。 ;一小车在水平力作用下，将水平力沿作用线移到小车上任一点，小车运动状态不变。;注意：①力可传性只适用于刚体 物体受力不变形。适用于研究力的外效应。对非刚性构件，求变形大小时，力的可传性不适用。 ②不适用于研究力的内效应 对研究力效应，力的作用点决定力的作用效果。 力为固定矢量 有一橡皮绳在力作用下伸长，改变一力作用点，显示出伸长量不同。 ;(3) 力的平行四边形法则 合力：作用在刚体上多个力，如果用一个力代替，而不改变力对刚体作用的外效应，此力为合力。力系中各力为分力。 ? ;注意：力为矢量，不能简单相加，除非有同一作用线，否则用平行四边形法合成。 矢量和表示：R= F1 + F2 b: 力的合成三角形法 ; 具有同一对角线平行四边形由无穷 多个，力的分解无穷多。 工程一般将力分解为已知方向的两力或两互 相垂直的分力。 如图：分解互相垂直力——正交分解 F1 ，F2为正交分力。 ; ;(4) 作用与反作用定律 ;1.1.3 约束与约束反力; 约束反力——约束体作用在非自由体上的力，简称反力。约束体与非自由体之 间存在一对作用力与反作用力。 约束反力方向——总与该约束所限制的运动方向相反。可由约束性质确定。大小由力系平衡条件定。 如图：将墙上一钉子拔出。 ; 1.柔性约束 由柔性软物体 如绳、钢丝等产生的约束。 如图：;特点：非自由体与约束体接触面光滑，约束只能限制非自由体沿支承面方向 运动，不能限制沿其切线方向运动。 ;(2)圆柱铰链约束 ;铰链支座——用铰链连接两物体，其中一个固定不动，成为铰链约束。(简称铰支);;; 1.1.4 物体受力分析和受力图 ; 分离体 受力 分析 ;例1： 如图钢架桥上， 静止一卡车， 分析桥受力;例2： 如图有一支承架(不计杆自重)上 作用一重物(支承架各处铰支)。 画出各杆件受力图。;②斜杆受力分析 受力情况——两端为固定铰支，解除约束，约束反力方向未知，用一对互相垂直正交力表示约束反力。;③水平杆 受力情况——两端约束，重物压力。 ;Sc;§1.2 平面汇交力系的简化与平衡;1.2.1 平面汇交力系简化与平衡的几何法; 将力系各力矢量按方向依次