第二章构件的静力分析

第二章构建的静力分析§2-1力的基本性质第1课时：任务：理解力的基本性质并熟记起公里目的：生活中的应用一、工程力学的几个基本概念1、刚体：指受力时不变形的物体。实际中刚体并不存在，但如果物体的尺寸和运动范围都远大于其变形量，则可不考虑变形的影响，将其视为刚体，因此，刚体只是一个理想的力学模型。2、平衡平衡是指物体相对于地面保持静止或作均速直线运动。3、平衡条件作用在刚体上的力应当满足的必要和充分的条件称为平衡条件。（二）力的基本性质1）性质一（二力平衡原理）作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上（即两力等值、反向、共线）。只受二个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。F2F12）性质二（力的平衡四边形法则）作用在物体上同一点的两个力，可以按平行四边形法则合成一个合力。此合力也作用在该点，其大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。R＝F1＋F2（2－1）F2FFF13）性质三（作用和反作用定律）任意两个相互作用物体之间的作用力和反作用力同时存在。这两个力大小相等，作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。（注意和二力平衡的区别）4）性质四（力的可传性）作用在刚体的力，可沿其作用线任意移动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果。第2课时：三、约束和约束力在分析物体的受力情况时，常将力分为给定力（已知力，如重力、磁力、流体压力、弹簧弹力和某些作用在物体上的已知力）和约束力。（一）约束和约束力1、约束对物体运动起限制作用的其他物体称为约束物，简称约束。2、约束力约束对被约束物的力称为约束力。约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。约束力的大小需由平衡条件求出。（二）常见的约束类型1）光滑接触表面约束两物体的接触表面非常光滑，摩擦可忽略不计时，即属于光滑表面约束。约束力作用在接触点，方向沿接触表面的公法线并指向受力物体。2）柔性约束由柔软的绳索、链条等构成的约束（假设其不可伸长）称为柔性约束。其约束力为拉力，作用在接触点，方向沿绳索背离物体。3）光滑柱鉸约束物与被约束物以光滑圆柱面相联接。其中一个为约束物，另一个为被约束物，约束物不动时，称为固定铰链支座，简称固定支座．．．．。约束力为过接触点K沿径向的压力，由于接触点在圆周上的位置不能预先确定，因此，通常用两个相互垂直的分力代替。4）可动支座（可动铰链支座的简称）它为一种复合约束，约束力的方向与支承面垂直。5）固定端约束6）二力体二力体为一种复合约束。工程上常见的二力体是指两端有鉸且自重不计的拉杆或压杆。二力体对被约束物的约束力的作用线与二力体所受两力作用点的連线重合。第3课时：四物体受力分析和受力图受力分析就是研究某个物体受到的力，并分析这些力的三要素。画受力图的一般步骤：1、认定研究对象，并单独画出。2、画给定力3、分析并画约束力第4课时：§2-2力矩和力偶一、力矩力对物体的运动效应，包括力对物体的移动和转动效应，其中力对物体的转动效应用力矩来度量。力矩是力对物体的转动效应的度量力矩的表示–力矩的矩心、力臂–大小、转向、作用面–正负号规定•右手螺旋法则–量纲单位：•牛顿.米[N.m]或千牛.米[kN.m]力矩的性质：1、力沿作用线移动时，对某点的矩不变2、力作用过矩心时，此力对矩心之矩等于零3、互成平衡的力对同一点的矩之和等于零合力矩定理力系中合力对一点的矩，等于力系中各分力对同一点之矩的代数和。–设某力系为Fi（i=1,2,…n），其合力为FR，根据以上理论，则有表达式：试计算力对A点之矩方法一：按力矩的定义计算方法二：利用合力矩定理计算第5课时：力偶定义：in21RFF...FFF其中：)()(...)()()(21ionoooRoFMFMFMFMFM–两个大小相等，方向相反，且不共线的平行力组成的力系称为力偶。力偶的表示法–书面表示（F，F’）力偶的三要素力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用面力偶⑴、作用效果：引起物体的转动。⑵、力和力偶是静力学的二基本要素。»力偶特性一：力偶中的二个力，既不平衡，也不可能合成为一个力。»力偶特性二：力偶只能用力偶来代替（即只能和另一力偶等效），因而也只能与力偶平衡。第6课时：力偶矩力偶臂——力偶中两个力的作用线之间的距离力偶矩——力偶对刚体的转动效应，力偶中任何一个力的大小与力偶臂d的乘积，加上适当的正负号。力偶矩正负号规定：若力偶有使物体逆时针旋转的趋势力偶矩取正号；反之，取负号力偶的等效条件作用在刚体内同一平面上的两个力偶相互等效的充要条件是二者的力偶矩代数值相等。因此，以后可用力偶的转向箭头来代替力偶。力对点的矩与力偶矩的区别：相同处：力矩的量纲与力偶矩的相同。不同处：力对点的矩可随矩心的位置改变而改变，但一个力偶的矩是常量。联系：力偶中的两个力对任一点的之和是常量，等于力偶矩。平面力偶系的合成：平面力偶系合成的结果为作用于同一平面内的合力偶，合力偶矩等于诸力偶矩的代数和。第7课时：二、平面力偶系的平衡条件——合力偶矩等于零平面力偶系平衡的必要和充分条件：力偶系中诸力偶矩的代数和等于零。图示的铰接四连杆机构OABD，在杆OA和BD上分别作用着矩为m1和m2的力偶，而使机构在图示位置处于平衡。已知OA=r，DB=2r，α=30°，不计杆重，试求m1和m2间的关系。imM解：杆AB为二力杆。§2-7力偶系的合成与平衡分别写出杆AO和BD的平衡方程：Dm2BNDFBAOm1NOFABAOBDαm1m2A