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《剛體靜力學(xué)基本概念與理論》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、工程力學(xué)第一章剛體靜力學(xué)基本概念與理論§1-1靜力學(xué)中的基本概念1.1.1力的概念力是物體間的相互作用，這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，同時(shí)使物體發(fā)生變形。前者稱為力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng))；后者稱為力的變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。1.力的三要素力對(duì)物體作用的效應(yīng)，決定于力的大小、方向（包括方位和指向）和作用點(diǎn)；這三個(gè)要素稱為力的三要素。ABFAF2.等效力系(1)力系。作用在物體上的若干個(gè)力總稱為力系，以（F1,F2,…,Fn)表示。(2)等效力系。作用于物體上的一個(gè)力系可用另一個(gè)力系代替，而不改變?cè)ο祵?duì)物體作用的外效應(yīng)，以（F1,F2,…,Fn)~(F
2、1′,F2′,…,Fm′)表示，圖形如下表示。F1F2FnF1′F2'Fm′1.1.2剛體的概念任何物體在力的作用下，任意兩點(diǎn)間均將產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使其初始位置發(fā)生改變，稱之為位移（Displacement)，從而導(dǎo)致物體發(fā)生變形（Deformation)。忽略物體的變形時(shí)，將其抽象為剛體。剛體是一種力學(xué)模型,只有當(dāng)物體的變形小到對(duì)其運(yùn)動(dòng)幾乎無(wú)影響時(shí),才能用此模型。靜力學(xué)——是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。剛體靜力學(xué)——研究剛體在力系作用下的平衡問(wèn)題。平衡——物體相對(duì)于地面保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。一切平衡都是相對(duì)的和暫時(shí)的。1.1.3平
3、衡條件與平衡力系要使物體處于平衡狀態(tài)，作用于物體上的力系必須滿足一定的條件，這些條件稱為力系的平衡條件；作用于物體上正好使之保持平衡的力系則稱為平衡力系。1.1.4剛體靜力學(xué)研究的基本問(wèn)題1.受力分析——分析作用在物體上的各種力，弄清研究對(duì)象的受力情況。2.平衡條件——建立物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，作用在物體上的力系應(yīng)滿足的條件。3.利用平衡條件求解未知力，以解決工程中的相關(guān)問(wèn)題?！?-2靜力學(xué)公理公理1二力平衡公理作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體處于平衡狀態(tài)的必要與充分條件是：這兩個(gè)力等值，反向，共線。二力構(gòu)件只受兩個(gè)力作用而處于平衡的物體。F1F2F1F
4、2公理2加減平衡力系公理在作用于剛體上的已知力系中，加上或減去任一平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的效應(yīng)。F1F1F2F2作用于剛體上的力，可沿其作用線任意移動(dòng)而不改變它對(duì)剛體的作用效應(yīng)。(只適用于剛體)力的可傳性原理：FABFABFABFF公理3力的平行四邊形法則作用于物體上的兩個(gè)力，其合力也作用在該點(diǎn)上，合力的大小和方向則由以這兩個(gè)力為邊所構(gòu)成的平行四邊行的對(duì)角線來(lái)表示，而該兩個(gè)力稱為合力的分力。FR=F1+F2FRF1F2FRF1F2PPFTFT′公理4作用與反作用定律兩物體間相互作用的力，總是大小相等，指向相反，沿同一直線,分別作用在這兩個(gè)物
5、體上?！?-3約束和約束力1.3.1約束的概念1.自由體與非自由體在空間能向一切方向自由運(yùn)動(dòng)的物體，為自由體。當(dāng)物體受到了其他物體的限制，因而不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物體為非自由體。2.約束限制非自由體運(yùn)動(dòng)的物體是該非自由體的約束。P約束被約束物體3.約束力從力學(xué)角度看，約束對(duì)物體的作用實(shí)際上就是力，約束施加于被約束物體上的力，如下圖中的力FT。PPFT主動(dòng)力：能使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。重力、電磁力、流體壓力等。被動(dòng)力：由主動(dòng)力的作用而引起的力。它隨主動(dòng)力的改變而變化。約束反力。主動(dòng)力是給定的，約束反力是未知的。4.約束反力的作用點(diǎn)、方向和大
6、小約束反力的作用點(diǎn)在約束與被約束物體的接觸點(diǎn)。它的方向與約束所能限制的運(yùn)動(dòng)方向相反。它的大小是未知的，一般根據(jù)靜力平衡條件求出。1.3.2工程中常見(jiàn)的約束1.柔體約束AP2.光滑面約束PAAAPAFNAFTPAFAxFAyFAxFAy3.光滑鉸鏈約束zyxFAyFAxFAz（平面鉸鏈）（空間球形鉸）(平面固定鉸支座約束)AFAxFAyFAFBFCABC(活動(dòng)鉸支座)4.軸承約束AyxzFAyFAz(滑動(dòng)軸承)A(止推軸承1)zyxFAxFAyFAz5.固定端約束B(niǎo)FBzFByFBxzyx(止推軸承2)AFAxAFAyMA§1-4研究對(duì)象和受力圖對(duì)物
7、體進(jìn)行受力分析是靜力學(xué)計(jì)算（如求解約束力）中最重要的一步。1.受力分析方法：將物體從約束中隔離出來(lái)，將約束對(duì)它的作用代以相應(yīng)的約束力，即取隔離體，畫(huà)受力圖。2.畫(huà)受力圖的步驟：（1）明確（選擇）研究對(duì)象，并將研究對(duì)象從它周圍的約束中分離出來(lái)，單獨(dú)畫(huà)出其簡(jiǎn)圖。（2）畫(huà)出研究對(duì)象受的力，明確每個(gè)力是哪個(gè)施力體施加的。（3）根據(jù)約束性質(zhì)畫(huà)約束力。（4）考慮平衡條件，判斷某些約束反力的方向。（5）注意作用力與反作用力的關(guān)系，只能將受力體受到的力畫(huà)在受力圖上，不能將受力體作用給周圍物體的力畫(huà)在受力圖上。FABl300如下圖梁AB，分析AB梁的受力情況并作出它
8、的受力圖。yAFB300FAxxFAyFBz例題1-1用力F拉動(dòng)碾子以軋平路面，重為P的碾子受到一石塊的阻礙，如圖所示。試
