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1、第 1 章 静力学基本概念 和 物体受力分析,工程力学（静力学部分）,约束和约束反力素材,1. 静 力 学 基 本 概 念,2. 约束力与反约束力,3.物体的受力分析和受力图,4. 结 论 与 讨 论,约束和约束反力素材,刚体的概念 力的概念 静力学基本公理 二力平衡公理 加减平衡力公理（力的可传性原理） 二力合成公理（平行四边形法则，力的三角形法则）三力平衡汇交定理 作用力和反作用力公理,1. 静 力 学 基 本 概 念,约束和约束反力素材,静力学基本公理 二力平衡公理:,F1= F2,作用有二力的刚体又称为二力构件(members subjected to the action of tw
2、o forces)或二力杆。,1. 静 力 学 基 本 概 念,约束和约束反力素材,加减平衡力公理（力的可传性原理）,推论：力的可传性原理 (principle of transmissibility of a force) 作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至刚体内任意点而不改变力对刚体的作用效应。,F =F,1. 静 力 学 基 本 概 念,约束和约束反力素材,推论： 三力平衡汇交定理 作用于刚体上的三个力，若构成平衡力系，且其中两个力的作用线汇交于一点，则三个力必在同一平面内，而且第三个力的作用线一定通过汇交点。,二力合成公理（平行四边形法则，力的三角形法则）三力平衡汇交定理,1. 静 力
3、 学 基 本 概 念,约束和约束反力素材,自由体在空间自由运动的物体 非自由体约束和约束力 约束力与物体的运动趋势反向（未知，由平衡条件和变形条件等确定） 约束类型 柔性约束 绳索、链条、胶带等柔索， 约束力：拉力，方向：背离物体,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,链条约束与约束力,1 柔性约束,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,2. 约束力与反约束力,皮带约束与约束力,1 柔性约束,约束和约束反力素材,2. 约束力与反约束力,光滑面约束 接触点公法线，指向被约束物体,约束和约束反力素材,光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被物体。,齿轮啮合力,2. 约束力与
4、反约束力,光滑面约束,约束和约束反力素材,FR,滑槽与销钉,光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被物体。,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,固定铰链约束（中间铰 轴承约束）,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,固定铰支座,构件的端部与支座有相同直径的圆孔，用一圆柱形销钉连接起来，支座固定在地基或者其他结构上。这种连接方式称为固定铰链支座，简称为固定铰支(smooth cylindrical pin support)。桥梁上的固定支座就是固定铰链支座。,固定铰链约束（中间铰 轴承约束）,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,约束和约束反力素材,约束和约束反力
5、素材,2. 约束力与反约束力,固定铰支座,固定铰链约束（中间铰 轴承约束）,约束和约束反力素材,销钉(固定铰链),2. 约束力与反约束力,固定铰链约束（中间铰 轴承约束）,约束和约束反力素材,4 活动铰链约束（辊 轴）,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,约束和约束反力素材,辊 轴 在固定铰链支座的底部安装一排辊轮或辊轴，可使支座沿固定支承面自由滚动，这种约束称为滚动铰链支座，又称辊轴支座(roller support)。当构件的长度由于温度变化而改变时，这种支座允许构件的一端沿支承面自由移动。 (实际约束中FR方向也可以向下),2. 约束力与反约束力,4 活动铰链约束（辊 轴）,约束
6、和约束反力素材,2. 约束力与反约束力,辊 轴,4 活动铰链约束（辊 轴）,约束和约束反力素材,5 光滑球铰链,球 铰,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,6 滚珠(柱)轴承,机器中常见各类轴承，如滑动轴承或径向轴承等。这些轴承允许轴承转动，但限制与轴线垂直方向的运动和位移。轴承约束力的特点与光滑圆柱铰链相同，因此，这类约束可归入固定铰支座。,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,2. 约束力与反约束力,6 滚珠(柱)轴承,约束和约束反力素材,7 止推轴承,机器中常见的轴承约束除了各类滑动轴承或径向轴承，还有限制滑动的轴承约束，为止推轴承，这种轴承约束除了限制与轴线垂直方向的运动
7、和位移，还限制沿轴线方向运动。,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,二力构件 物体在两个力作用下平衡的必要充分条件是此二力等值、反向、共线。,2. 约束力与反约束力,约束和约束反力素材,选定研究对象，画出分离体图； 在分离体图上画出主动力 在约束处，根据约束性质，画出约束反力。 例,3.物体的受力分析和受力图,约束和约束反力素材,例 题 1,3.物体的受力分析和受力图,约束和约束反力素材,画受力图,3.物体的受力分析和受力图,例 题 1,约束和约束反力素材,确定A、B二处的约束力,例 题 2,3.物体的受力分析和受力图,约束和约束反力素材,画 受 力 图,3.物体的受力分析和受力图,例
8、 题 2,约束和约束反力素材,重力为FP 的AB杆放置在刚性槽内。所有接触处均为光滑接触。试画出AB杆的受力图。,由各光滑面接触处约束力沿其公法线方向画出三处的约束力 ；,例 题 3,3.物体的受力分析和受力图,约束和约束反力素材,图示结构中各杆重力均不计，所有接触处均为光滑接触。,试画出:AO、AB和CD构件的受力图。,例 题 4,3.物体的受力分析和受力图,约束和约束反力素材,解：1. 整体受力：,O、B二处为固定铰链约束，可以画出其约束力；,D处作用有主动力F。,3.物体的受力分析和受力图,例 题 4,约束和约束反力素材,解：2. AO杆受力：,O处受力与整体受力图一致；,C、A两处为中
9、间活动铰链，约束力可以分解为两个分力。,3.物体的受力分析和受力图,例 题 4,约束和约束反力素材,解：3. CD杆受力：,C处受力与AO在C处的受力，互为作用力和反作用力；,CD上所带销钉E处受到AB杆中斜槽光滑面约束力力FR；,D处作用有主动力F。,3.物体的受力分析和受力图,例 题 4,约束和约束反力素材,解：4. AB杆受力：,A处受力与与AO在A处的受力互为作用力和反作用力；,E处受力与CD在E处的受力互为作用力和反作用力；,3.物体的受力分析和受力图,例 题 4,约束和约束反力素材,图示结构中各杆重力均不计，所有接触处均为光滑接触。,试画出:各构件的受力图。,例 题 5,3.物体的
10、受力分析和受力图,约束和约束反力素材,解：1. 整体受力：,A处为固定铰链，约束力方向未知，可用两个分力FAx ，FAy表示；,K处为辊轴支承，只有铅垂方向约束力FK ；,H处为柔索，约束力FT(拉力)。D、C、I、B 处未解除约束，约束力无需画出。,3.物体的受力分析和受力图,例 题 5,约束和约束反力素材,解：2. CID杆受力：,CB为二力杆，所以C处FCB方向沿CB；,I处为中间活动铰链，故I处约束力可用两个分力FIx ，FIy 表示；,D处中间活动铰链处的约束力也可用两个分力FDx ，FDy 表示。,3.物体的受力分析和受力图,例 题 5,约束和约束反力素材,解：3. CB杆受力：,
11、CB杆为二力杆，其C端约束力与CD杆C端的约束力互为作用与反作用力。,3.物体的受力分析和受力图,例 题 5,约束和约束反力素材,解：4. AB杆受力：,I处的约束力与CD杆上I处的约束力互为作用力和反作用力；,B处的约束力与CB杆上B处的约束力互为作用力和反作用力。,3.物体的受力分析和受力图,例 题 5,约束和约束反力素材,力 物体间的相互作用；力是矢量。对一般物体而言，力是定位矢量；对刚体而言，力是滑移矢量。,刚体受力不变形的物体。,约束力约束对被约束物体的作用力。,平衡物体相对惯性系静止或作匀速直线平移。,4. 结 论 与 讨 论,约束和约束反力素材,最重要的方法 受力分析方法 ，其要
12、领是选择合适的研究对象，正确分析约束和约束力，画出受力图。受力分析过程中要区分内力和外力，正确应用作用与反作用定律。,平衡概念 由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，则组成系统的每一个局部也必然是平衡的。,所谓整体是指系统；所谓局部是指组成系统的每一个物体，或者由系统中的几个物体所组成的子系统。,4. 结 论 与 讨 论,约束和约束反力素材,由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，则组成系统的每一个局部也必然是平衡的。,4. 结 论 与 讨 论,约束和约束反力素材,由若干物体所组成的系统，如果整体是平衡的，则组成系统的每一个局部也必然是平衡的。,4. 结 论 与 讨 论,约束和约束反力素材,人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。,48,约束和约束反力素材,