力的性质及物体受力分析.ppt

第第1章：力的性质及物体受力分析章：力的性质及物体受力分析1.1 力的性质力的性质1.2 1.2 力矩力矩1.3 1.3 力偶力偶1.4 1.4 约束约束1.5 1.5 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图 受受 力力 分分 析析 力系的等效力系的等效 力系的简化力系的简化 力系的平衡力系的平衡刚刚刚刚 体体体体 静静静静 力力力力 学学学学 的的的的 基基基基 础础础础动动动动 力力力力 学学学学 的的的的 基基基基 础础础础 工工工工 程程程程 设设设设 计计计计 的的的的 基基基基 础础础础1.1：力的性质一、 力的概念 1. 力:是指物体间相互的机械作用(是物体机械运动 发生改变的原因)2. 力对物体的作用效应外效应:运动和平衡内效应:变形3.力的三要素:大小、方向、作用点（线）4.力的单位：N、KN、MN、Kg、t5.力的分类：①集中力P ②分布力q ③集中力偶m二、力矩1.力对点之矩:是指力使物体绕点转动效应的量度2.表示方法:平面内:力对点之矩为标量空间内:力对点之矩为失量 --------- ---------3.合力矩定理: 合力对某一点之矩等于其分力对同 一点之矩的代数和。

2.1.3 力偶1.力偶: 是指两个等值、反向、平行的力所组成的力； 是表示物体转动效应的量度2.表示方法：规定：逆时针转动为正3.力偶的基本性质（1）组成力偶的两个力没有合力，力偶不能与一个力等效，力偶只能与力偶等效2）不改变力偶的力偶矩，力偶在同一刚体上任意转动和移动，不改变对刚体的转动效果3）组成力偶的两个力在任一轴上投影的代数和等于零4.力偶的等效：在同一平面内的两个力偶，如果它们的力偶矩 大小相等，力偶的转向相同，则这两个力偶等效5.力偶三 要素：力偶矩 的大小；力偶的转向；力偶的作用面6.力偶表示方法：（1）在作用面内两个力表示； （2）用一带箭头的弧线表示箭头表示力偶 的转向，M表示力偶矩的大小•返回•下一张•上一张•小结2.1.4 静力学公理静力学公理 1. 公理一公理一（二力平衡公理） 作用在同一物体上的两个力成平衡的必要与充分条件是：这这两个力的大小相等、方向相反、作用在一条直线上两个力的大小相等、方向相反、作用在一条直线上。

见图(a)(b) 注：注：二力平衡公理只适用于单一刚体，而不适用于变形体、刚体系 二力杆（二力构件）：仅受二力作用而处于平衡的杆件或构件 2 . 公理二公理二（加减平衡公理） 在作用于刚体上的任一力系中，加上或减去任意一个平衡力加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应系，并不改变原力系对刚体的效应 •返回•下一张•上一张•小结 3 . 推论推论1（力的可传性原理） 作用在刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一个点，并不改变原力系对刚作用在刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一个点，并不改变原力系对刚体的效应体的效应 4 公理三公理三（力的平行四边形法则） 作用在物体上同一点的两个力可以合成为该点的一个合力，它的大小和方向由以这作用在物体上同一点的两个力可以合成为该点的一个合力，它的大小和方向由以这两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示 。

如图（a)所示 另外还可以利用力的三角形法则来表示如图(b)(c)所示•返回•下一张•上一张•小结 5. 推论推论2（三力平衡汇交定理） 刚体受同平面内互不平行的三个力作用而处于平衡时，则此刚体受同平面内互不平行的三个力作用而处于平衡时，则此三力的作用线必汇交于一点三力的作用线必汇交于一点 注：注：该定理所讲的只是共面不平行的三个力平衡的必要条件，而不是充分条件，即若共面的不平行的三个力的作用线汇交于一点，它们不一定组成平衡力系•返回•下一张•上一张•小结 6 . 公理四公理四（作用与反作用定理） 两个物体间相互作用的力，总是同时存在的，它们的大小相等，指向相反，两个物体间相互作用的力，总是同时存在的，它们的大小相等，指向相反，并沿同一直线分别作用在这两个相互作用的物体上并沿同一直线分别作用在这两个相互作用的物体上 7. 公理五公理五（刚化原理） 变形体在已知力系作用下平衡时，若将此变形体视为刚体（刚化），则其平变形体在已知力系作用下平衡时，若将此变形体视为刚体（刚化），则其平衡状态不变。

衡状态不变 注：注：此公理的适用条件为刚体刚体2.1.5 约束与约束反力1.约束：限制非自由体某些方向上发生位移的其他物 体称为非自由体的约束2.工程中几种常见的约束及其约束反力平面约束：（1）柔性体约束（绳索、皮带、链条等） （2）光滑接触 面（线、点）约束 （3）光滑圆柱铰链约束和固定铰支座约束 （4）滚动铰支座约束 （5）链杆约束和链杆约束 （6）固定（嵌入）端约束 （7）定向约束（双链杆约束）空间约束： （1）空间球铰约束 （2）空间柱状铰约束和蝶状铰约束 （3）空间固定端约束 （4）滑动轴承约束和止推轴承 (5) 弹性约束柔柔 性性 约约 束束缆缆 索索缆缆 索索F FR R缆缆 索索缆缆 索索光光 滑滑 面面 约约 束束光光 滑滑 面面 约约 束束F FR R滑槽与销钉滑槽与销钉滑槽与销钉滑槽与销钉F FR R用铰链连接的杆用铰链连接的杆F FR R销销销销 钉钉钉钉销钉销钉( (铰链铰链) )销钉销钉( (铰链铰链) )F FR Ry yF FR Rx x铰铰铰铰恐龙骨骼的铰链连接恐龙骨骼的铰链连接辊辊 轴轴F FR R( (实际约束中实际约束中FR方向也可以向下方向也可以向下) )固定铰支座固定铰支座固固 定定 铰铰 支支 座座A AF FAyAyF FAxAx滚滚 珠珠 ( (柱柱) )轴轴 承承 F FRyRyF FRxRx滑滑 动动 轴轴 承承止止 推推 轴轴 承承•返回•下一张•上一张•小结球球 铰铰F FRyRyF FRxRxF FRzRz•返回•下一张•上一张•小结活页铰活页铰(蝶形铰蝶形铰)约束约束•返回•下一张•上一张•小结固定端固定端( (插入端插入端) )约束约束•返回•下一张•上一张•小结2.1.6 物体的受力分析、受力图1.受力分析：就是定性分析研究对象可能受到的全部主动力和约束反力。

2.受力分析的方法：是解除研究对象的约束，画出研究对象的受力图3.受力图：在研究对象（分离体）上画出其所受的全部主动力和约束反力4.画约束反力的有关注意事项：（1）根据约束的性质来画；（2）根据力的有关性质来画 ①作用力与反作用力②力偶的性质③三力平衡汇交定理•返回•下一张•上一张•小结受受 力力 分分 析析 示示 例例 (1)•返回•下一张•上一张•小结取取 隔隔 离离 体体W W •返回•下一张•上一张•小结画画 受受 力力 图图F FR RA AF FR RB BA AB BWW•返回•下一张•上一张•小结受受 力力 分分 析析 示示 例例 (2)A AB BF F2 2F F1 1F F3 3确定确定A、、B二处的约束力二处的约束力•返回•下一张•上一张•小结A AB BF F2 2F F1 1F F3 3F FAyAyF FAxAxF FR RB B取取 隔隔 离离 体体画画 受受 力力 图图受受 力力 分分 析析 示示 例例 (3)2.2.比较比较AB AB 杆与杆与BC BC 杆杆 的受力1.1.画出圆盘的受力图；画出圆盘的受力图；•返回•下一张•上一张•小结圆盘的受力图圆盘的受力图•返回•下一张•上一张•小结C CF FR1R1´ ´F FCyCyF FCxCxF FAxAxF FAyAy二杆的受力图二杆的受力图WWF FR2R2F FR1R1•返回•下一张•上一张•小结CF FCyCyF FCxCxB C杆的受力图杆的受力图F FByByF FBxBxC CF FR1R1´ ´F FCyCyF FCxCxF FAxAxF FAyAyF FR1 R1 ´ ´F FAxAxF FAyAyAB 杆的受力图杆的受力图F FBxBx ´ ´F FByBy ´ ´C CF FR1R1´ ´F FCyCyF FCxCxF FAxAxF FAyAy•返回•下一张•上一张•小结F FR1 R1 ´ ´F FAxAxF FAyAyCF FCyCyF FCxCx受力分析中的作用与反作用受力分析中的作用与反作用F FBxBx ´ ´F FByBy ´ ´F FByByF FBxBx•返回•下一张•上一张•小结CF FCyCyF FCxCxF FByByF FBxBxBC 杆杆 受受 力力•返回•下一张•上一张•小结C CF FBC BC ´ ´F FBCBC二力杆二力杆( ( 二力构件二力构件) )•返回•下一张•上一张•小结F FR1 R1 ´ ´F FAxAxF FAyAyF FBxBx ´ ´F FByBy ´ ´AB 杆杆 受受 力力•返回•下一张•上一张•小结O三三 力力 汇汇 交交FR1 ´FAFB•返回•下一张•上一张•小结。