北航理论力学静力学s-ch1-1B.ppt

BUAA作业：1-3、1-4、1-8• 作业要求：–画出研究对象的受力图（速度图和加速度图）–一个研究对象画一个受力图–计算题要画相应的图，列写方程，给出计算结果–作业不符合要求的，无作业成绩• 每周星期一交作业• 平时作业的成绩占总成绩的15%Date1BUAA主要参考书• 朱照宣等编写的《理论力学》（上下册）北京大学出版社• 贾书惠主编的《理论力学》高等教育出版社• 梅凤翔主编的《工程力学》（上下册）高等教育出版社• 刘延柱主编的《理论力学》高等教育出版社• R.C.Hibbeler, Engineering Mechanics, 高等教育出版社• 谢传锋主编的《理论力学自我检测》北航出版社Date2BUAA上节课的主要内容• 基本概念– 平衡、质点（系）、刚体、力系、等效力系、 合力、平衡力系、共点力系• 基本方法– 共点力系的合成（几何法、解析法）– 共点力系的平衡条件（几何法、解析法）• 本次课要研究的问题– 如何进行受力分析– 如何将基本概念与方法应用于实际问题Date3BUAA§1-3 平衡问题的解法•自由体(free body)：可以在空间任意运动的物体•非自由体(constrained body)：运动受到某些限制的物体Date4BUAA非自由体实例Date5BUAA§1-3 平衡问题的解法一、约束与约束力一、约束与约束力•约约 束(constraint)：限制物体运动的条件。

•约束体(constraint body)：约束非自由体运动的物体•列车是非自由体•铁轨是约束体•约束力(constraint force)：约束体作用在非自由体上的力•铁轨作用在车轮 上的力为约束力Date6BUAA§1-3 平衡问题的解法约束力的方向与限制物体运动的方向相反（一）柔索－绳索、 链条、皮带等假设条件：不计质量 约束力特点：力沿柔索方向，受拉限制该方向的运动限制运动的条件约束力的方向Date7BUAA§1-3 平衡问题的解法（二）光滑面约束约束力沿公法线方向指向被约束的物体BA C公切面公法线假设条件：不计摩擦Date8BUAA§1-3 平衡问题的解法不计摩擦时，齿轮间的约束也属于光滑面约束Date9BUAA§1-3 平衡问题的解法1、固定铰链支座A AA A固定铰链简图（三）光滑圆柱铰链Date10BUAA§1-3 平衡问题的解法首都机场候机楼顶棚拱架支座Date11BUAA§1-3 平衡问题的解法2、连接铰链BBB注意：作用力与反作用力的关系Date12BUAA§1-3 平衡问题的解法Date13BUAA§1-3 平衡问题的解法3、活动铰链支座AA A4、径向轴承Date14BUAA§1-3 平衡问题的解法固定与可动铰链支座的应用Date15BUAA§1-3 平衡问题的解法（四）光滑球铰链AA人造髋关节Date16BUAA§1-3 平衡问题的解法（五）二力构件/二力杆二力平衡原理：作用于刚体上的两个力为平衡力系的充分必要条件是：此二力等值、反向、共线若刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为二力构件或二力杆。

作用力沿两点连线、大小相等、方向相反W不计杆件自重WDate17BUAADate18BUAA§1-3 平衡问题的解法二、受力图二、受力图根据约束的类型画出研究对象的受力图例：结构如图所示，不计构件自重，画出AB杆的受力图DCWABWABDCABWCCD杆为二力杆Date19BUAA§1-3 平衡问题的解法例：画出AB杆的受力图(b)CBAD(a)A AB BC CDDate20BUAA例：不计三铰拱桥的自重与摩擦， 画出左、右拱AB、BC的受力图与系统整体受力图解：右拱BC为二力构件，其受力图如图 （b）所示§1-3 平衡问题的解法Date21BUAA取左拱AC ,其受力图如图（c） 所示系统整体受力图如图（d）所示§1-3 平衡问题的解法Date22BUAA讨论：若左、右两拱都考虑自 重，如何画出各受力图？如图 （g） （h）（i）Date23BUAA§1-3 平衡问题的解法例：画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图WWWWABCD1、研究滑轮2、研究CD杆Date24BUAA§1-3 平衡问题的解法A ABC3、研究AB杆4、研究整体WABCD WWWWWWCAB研究整体时，不画物体间的内力Date25BUAA例：已知物体的重量为P，求（a）平衡时铅垂力F，（b）维持平衡时F 的最小值及其方向（不计构件自重）BCBCADBC CDate26BUAAP PA AB BC CD Dx xy yz z例：结构如图所示，杆重不计，已知 力P，求BC杆的内力和绳BD的拉力。

解：研究铰链B空间力系P PA AB BC CD Dx xy yz zDate27BUAA步骤及注意事项：（1）明确研究对象，画出它所受的主动力2）一定要按照约束类型画个约束力的作用线和指向3）在物系问题中，各分离体之间的作用力必须满足作用与反作用定律的关系4）在物系中，若分离体为整体或包含一个以上的物体，内力不画，主动力与约束力为外力，须画出内力与外力是相对于所取分离体而言5）分离体与二力杆相连，作用线画成二力杆两铰链连线的方向 §1-3 平衡问题的解法Date28BUAA§1-3 平衡问题的解法思考题：•机器人的哪些关节是柱链接铰？•人体的哪些关节可简化成柱链接铰？Date29BUAA问题研究建立安装在门上的一组合叶的力学模型1、分析合叶的受力情况并画出门的受力图2、为了使门能正常的开关，安装合叶时应注意哪些问题？Date30BUAA本章主要内容• 基本概念– 平衡、质点（系）、刚体、自由体、非自由体– 力系、等效力系、合力、共点力系– 约束与约束力：柔索、光滑面、光滑柱（球） 铰链、二力构件• 基本方法– 共点力系的合成及其平衡条件（矢量法、解析 法）– 受力分析：根据约束的类型和特点画受力图Date31。