物体的受力及其分析

第一章物体的受力及其分析第一节力学的基本概念内容力的概念力学的基本定律约束与约束力构件的受力分析第一节力学的基本概念一力学基本的概念力的定义(Forces)力的三要素力的矢量表示及单位刚体的概念力系的简化与平衡引言(Introduction)第一节力学的基本概念1力的定义力：力是物体间的相互作用。外效应:如果力的作用使物体运动状态发生了改变，则称为力的外效应。内效应：如果力的作用使构件形状尺寸发生了改变，则称为力的内效应。力的效应第一节力学的基本概念2力的三要素力的大小力的方向力的作用点力对构件的效应，决定于三要素。当三个要素中有任何一个改变时，力的作用效果就会改变。第一节力学的基本概念3力的矢量表示及单位力是一个具有大小和方向的矢量，称为力矢量。用一个有向线段表示，线段的长度按一定的比例，表示力的大小，线段箭头的指向表示力的方向。线段的始端A或末端B表示力的作用点。FN1FN2力的表示方法牛(N)或千牛(kN)表示，矢量用黑体字表示，或在字符上方画箭头表示。力的单位FW4刚体的概念刚体：在外力作用下不发生变形的构件称为刚体。刚体是不存在的，任何构件受力后都将发生变形，但微小变形对讨论构件的平衡问题不起主要作用，所以可以略去不计。•5力系的简化与平衡：力系：若干个力组成的系统。力系的简化：用简单的力系代替复杂力系的过程。平衡：指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动。力系物体处于平衡状态时，该力系称为平衡力系。二静力学的基本定理二力平衡定理平衡力系定理力的平行四边形定理作用与反作用定理内容1二力平衡定理作用在构件上的两个力，使构件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，且作用在同一直线上。构件放置在水平面上，受到重力G和水平面的支承力FN作用处于平衡状态，这两个力必等值、反向、共线。GGFNFAFBABFN2平衡力系定理在已知力系上加上或减去任意平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效果。ABAB结论：作用于刚体上某点的力可沿作用线移动。而不影响作用效果。CDAB3力的平行四边形定理作用于构件上同一点的两个力，可合成为一合力，合力作用于该点，大小和方向是这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线。FR是F1，F2的合力，符合矢量加减法则，即FR=F1+F2结论：构件在三个共面而又互不平行力作用下处于平衡，则此三个力的作用线必汇交于一点。F1F2FRF34作用与反作用定理两构件相互作用的力，必是等值、反向、共线的，而且分别同时作用在两个构件上。这定理说明力永远是成对出现的，构件间的作用总是相互的，有作用力就有反作用力。三约束与约束力柔性约束光滑面约束光滑铰链约束内容作用于构件上的力可分为主动力和约束力。主动力：能够使构件产生运动或运动趋势的力。约束力：限制构件运动或运动趋势的反作用力。1柔性约束柔性约束：由绳索、链条、带等柔性物体形成的约束称为柔性约束。由于柔性体本身只能承受拉力，因此柔性约束力的作用点在接触点处，力的方向沿柔性体的中线，背离受力物体，用符号FT表示。柔性约束2光滑面约束光滑约束：当两构件直接接触，并忽略接触处的摩擦时，把构件的接触面看成是完全光滑的刚性接触面，简称为光滑约束。光滑约束只能沿接触处的公法线方向运动，故约束力作用在接触点，沿接触面法线方向，指向受力体，用FN表示。光滑面约束FNAFNBG3光滑铰链约束铰链联接：两构件采用圆柱销所形成的联接为铰链联接。若相联接的两构件均不固定，称为中间铰链；若有一个构件固定，称为固定铰链。光滑铰链约束：这类约束的约束力沿圆柱面接触点的公法线通过圆销中心，方向不确定。通常用两个正交分力FNx、FNy来表示。固定铰链联接与约束力中间铰链活动铰链支座下面装上滚子，使它能在支承面上任意移动，称为活动铰链。活动铰链约束力：约束力通过铰链中心并与支承面相垂直。活动铰链的结构与约束力表示铰链约束实例结构约束力固定铰链活动铰链固定铰链活动铰链FAxFAyFNBFα四构件的受力分析受力图：在分离体上画出全部(包括主动力和约束力)的简图，称为受力图。例1：压路机拉动压路磙子，磙子受到一障碍物的阻碍，如不计接触处的摩擦，面出磙子的受力图。工作示意图磙子受力图FFNAFNBFP例2：粱A端为固定铰链支座，B点为活动铰链支座。粱中点c处受到主动力B作用。梁重不计，试画梁的受力图。梁的受力图FAxFAyFBFPα例3：汽车行驶在路面上，质量为w，牵引力为F。如不计接触处的摩擦，试画出汽车的受力图。汽车受力图FN1FN2WF小结求合力的方法平面汇交力系的平衡条件解析法求合力