静力学基础学习.pptx

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1、静力学研究物体的受力与平衡的一般规律静力学研究物体的受力与平衡的一般规律平平衡衡是是运运动动的的特特殊殊情情形形，是是指指物物体体对对惯惯性性参参考考系保持静止或作匀速直线平动系保持静止或作匀速直线平动静力学的研究模型是刚体静力学的研究模型是刚体力系力系指作用在物体上的相互有关的力的集合指作用在物体上的相互有关的力的集合 第1页/共84页 受受受受 力力力力 分分分分 析析析析 力系的等效力系的等效力系的等效力系的等效 力系的简化力系的简化力系的简化力系的简化 力系的平衡力系的平衡力系的平衡力系的平衡得得得得到到到到物物物物体体体体所所所所受受受受到到到到的的的的力力力力，包包包包括括括括主主

2、主主动动动动力力力力和和和和约约约约束束束束力力力力，其其其其中中中中以以以以约约约约束束束束力力力力为为为为主主主主。力力力力的的的的作作作作用点和方向用点和方向用点和方向用点和方向得得得得到到到到简简简简化化化化后后后后的的的的力力力力系系系系，终终终终极极极极目目目目标标标标为为为为一一一一个合力和一个合力偶个合力和一个合力偶个合力和一个合力偶个合力和一个合力偶对对对对简简简简化化化化后后后后的的的的力力力力系系系系，采采采采用用用用平平平平衡衡衡衡条条条条件件件件求求求求解平衡方程，得到约束力的大小解平衡方程，得到约束力的大小解平衡方程，得到约束力的大小解平衡方程，得到约束力的大小静力

3、学的主要内容静力学的主要内容静力学的主要内容静力学的主要内容静力学的主要数学方法静力学的主要数学方法静力学的主要数学方法静力学的主要数学方法 矢矢矢矢 量量量量 代代代代 数数数数 微微微微 积积积积 分分分分第2页/共84页 关于受力分析问题关于受力分析问题 我们是否能够采用高中物理和大学物理中的知识我们是否能够采用高中物理和大学物理中的知识我们是否能够采用高中物理和大学物理中的知识我们是否能够采用高中物理和大学物理中的知识来判明结构中各物体所受的力？来判明结构中各物体所受的力？来判明结构中各物体所受的力？来判明结构中各物体所受的力？第3页/共84页F怎样确定怎样确定O、B二处的受力？二处的

4、受力？第4页/共84页F FA 处固定处固定怎样确定怎样确定 A 处的受力？处的受力？第5页/共84页FDED、E 二处为活页铰链二处为活页铰链怎样确定怎样确定 D、E 二处的受力？二处的受力？第6页/共84页对于一定的牵引力对于一定的牵引力怎样确定配重怎样确定配重 W 或滑轮位置？或滑轮位置？第7页/共84页A对于处于某一对于处于某一位置的机械臂位置的机械臂怎样确定怎样确定A、B、G三处的受力？三处的受力？第8页/共84页第第1 1章章 静力学基础静力学基础 第9页/共84页 基本概念和静力学公理基本概念和静力学公理 第10页/共84页一、三个基本概念一、三个基本概念 1、刚体刚体 FFF

5、FF F F F刚刚 体体FFF FF F F F变变 形形 体体第11页/共84页变变 形形 体体对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件对于塔吊和组成塔吊的每一根杆件第12页/共84页刚刚 体体研究塔吊不致倾倒，确定所需配重研究塔吊不致倾倒，确定所需配重第13页/共84页2、力的概念、力的概念 力对物体的作用效应分为力对物体的作用效应分为力对物体的作用效应分为力对物体的作用效应分为运动效应运动效应运动效应运动效应和和和和变形效应变形效应变形效应变形效应变变变变形形形形效效效效应应应应与与与与物物物物体体体体在在在在力力力力作作作作用用用用下下下下的的的的变变变变形形形形有有有有关关关关，非非非非刚刚

6、刚刚体体体体力学研究范畴，如材料力学、弹性力学等力学研究范畴，如材料力学、弹性力学等力学研究范畴，如材料力学、弹性力学等力学研究范畴，如材料力学、弹性力学等力使物体产生两种运动效应力使物体产生两种运动效应力使物体产生两种运动效应力使物体产生两种运动效应 若力的作用线通过物体的质心，若力的作用线通过物体的质心，若力的作用线通过物体的质心，若力的作用线通过物体的质心，则力将使物体在力的方向平移则力将使物体在力的方向平移则力将使物体在力的方向平移则力将使物体在力的方向平移 若力的作用线不通过物若力的作用线不通过物若力的作用线不通过物若力的作用线不通过物体质心，则力将使物体既发体质心，则力将使物体既发

7、体质心，则力将使物体既发体质心，则力将使物体既发生平移又发生转动生平移又发生转动生平移又发生转动生平移又发生转动第14页/共84页力力力力对对对对物物物物体体体体的的的的作作作作用用用用效效效效应应应应取取取取决决决决于于于于力力力力的的的的大大大大小小小小、方方方方向向向向和和和和作作作作用点用点用点用点三要素三要素三要素三要素 力力力力的的的的大大大大小小小小反反反反映映映映了了了了物物物物体体体体间间间间相相相相互互互互作作作作用用用用的的的的强强强强弱弱弱弱程程程程度度度度。单单单单位位位位为为为为 “牛牛牛牛顿顿顿顿”简简简简称称称称“牛牛牛牛”，英英英英文文文文字字字字母母母母N

8、N和和和和kNkN分分分分别表示牛和千牛别表示牛和千牛别表示牛和千牛别表示牛和千牛 力力力力的的的的方方方方向向向向指指指指的的的的是是是是静静静静止止止止质质质质点点点点在在在在该该该该力力力力作作作作用用用用下下下下开开开开始始始始运运运运动动动动的的的的方方方方向向向向。沿沿沿沿该该该该方方方方向向向向画画画画出出出出的的的的直直直直线线线线称称称称为为为为力力力力的的的的作作作作用用用用线线线线，力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向 力的作用点是物体相互作用位置的

9、抽象化力的作用点是物体相互作用位置的抽象化力的作用点是物体相互作用位置的抽象化力的作用点是物体相互作用位置的抽象化 第15页/共84页力是矢量，用力是矢量，用力是矢量，用力是矢量，用F F表示表示表示表示矢量的模表示力的大小；用矢量的模表示力的大小；用矢量的模表示力的大小；用矢量的模表示力的大小；用F F表示表示表示表示矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向；矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向；矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向；矢量的作用线方位以及箭头表示力的方向；F F0 0 矢量的始端（或未端）表示力的作用点。矢量的始端（或未端）表示力的作用点。矢量的始端（或未端）表示力的作用点。矢量

10、的始端（或未端）表示力的作用点。力矢量可在三维坐标系统内解析表达（两种方法）力矢量可在三维坐标系统内解析表达（两种方法）力矢量可在三维坐标系统内解析表达（两种方法）力矢量可在三维坐标系统内解析表达（两种方法）第16页/共84页实际载荷的简化实际载荷的简化（表面力）（表面力）集集 中中 力力F F1 1F F2 2汽车通过轮胎作用在桥面上的力汽车通过轮胎作用在桥面上的力 载荷的分类载荷的分类 可分为体积力和表面力可分为体积力和表面力 也可按照载荷的作用方式分为也可按照载荷的作用方式分为 静载荷和动载荷静载荷和动载荷 其中工程力学中涉及到的动载荷其中工程力学中涉及到的动载荷 主要为冲击载荷和交变载

11、荷主要为冲击载荷和交变载荷第17页/共84页分分 布布 力力桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强弱程度，称为载荷集度，用弱程度，称为载荷集度，用弱程度，称为载荷集度，用弱程度，称为载荷集度，用q q表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为N Nmm。第18页/共84页3、力系的概念、力系的概念 两两个个或或两两个个以以上上的的力力组组成成的的力力的的系系统统称称为为力力系系，由由n个力所组成的力系，可

12、以用记号个力所组成的力系，可以用记号Fi表示。表示。如果力系中的所有力的作用线都处于同一平面内，这如果力系中的所有力的作用线都处于同一平面内，这种力系称为种力系称为平面力系平面力系 两个力系如果分别作用在同一刚体上，所产生的两个力系如果分别作用在同一刚体上，所产生的运运动效应是相同动效应是相同的，这两个力系称为的，这两个力系称为等效力系等效力系 作用于刚体并使之保持平衡的力系称为作用于刚体并使之保持平衡的力系称为平衡力系平衡力系，或称为或称为零力系零力系力系的分类力系的分类及与力系有关的概念及与力系有关的概念当然与此定义类似还可定义当然与此定义类似还可定义当然与此定义类似还可定义当然与此定义类

13、似还可定义空间力系空间力系空间力系空间力系另外，根据其中力的相互位置、指向另外，根据其中力的相互位置、指向另外，根据其中力的相互位置、指向另外，根据其中力的相互位置、指向关系，力系还可分为关系，力系还可分为关系，力系还可分为关系，力系还可分为（空间或平面）（空间或平面）（空间或平面）（空间或平面）汇交力系汇交力系汇交力系汇交力系、力偶系力偶系力偶系力偶系、平行力系平行力系平行力系平行力系、任意任意任意任意力系力系力系力系等等等等第19页/共84页二、三个静力学公理二、三个静力学公理1、力的平行四边形法则、力的平行四边形法则 力的矢量和法则，可发展成为三角形法则力的矢量和法则，可发展成为三角形法

14、则力的矢量和法则，可发展成为三角形法则力的矢量和法则，可发展成为三角形法则2、二力平衡原理、二力平衡原理 可用于汇交力系的几何加和，求合力可用于汇交力系的几何加和，求合力可用于汇交力系的几何加和，求合力可用于汇交力系的几何加和，求合力FR=Fii=1n第20页/共84页二力平衡与二力构件二力平衡与二力构件 作作作作用用用用在在在在刚刚刚刚体体体体上上上上的的的的两两两两个个个个力力力力平平平平衡衡衡衡的的的的必必必必要要要要与与与与充充充充分分分分条条条条件件件件是是是是：两个力大小相等、方向相反、并沿同一直线作用两个力大小相等、方向相反、并沿同一直线作用两个力大小相等、方向相反、并沿同一直线

15、作用两个力大小相等、方向相反、并沿同一直线作用 AB第21页/共84页对对对对于于于于只只只只能能能能受受受受拉拉拉拉、不不不不能能能能受受受受压压压压的的的的柔柔柔柔性性性性体体体体，上上上上述述述述二二二二力力力力平平平平衡衡衡衡条条条条件只是必要的，而不是充分的。件只是必要的，而不是充分的。件只是必要的，而不是充分的。件只是必要的，而不是充分的。在在在在两两两两个个个个力力力力作作作作用用用用下下下下保保保保持持持持平平平平衡衡衡衡的的的的构构构构件件件件称称称称为为为为二二二二力力力力构构构构件件件件，简简简简称称称称二力杆二力杆二力杆二力杆。二力杆可以是直杆，也可以是曲杆。二力杆可以

16、是直杆，也可以是曲杆。二力杆可以是直杆，也可以是曲杆。二力杆可以是直杆，也可以是曲杆。第22页/共84页3、加减平衡力系原理、加减平衡力系原理 平衡力系即为零力系平衡力系即为零力系平衡力系即为零力系平衡力系即为零力系 在在在在承承承承受受受受任任任任意意意意力力力力系系系系作作作作用用用用的的的的刚刚刚刚体体体体上上上上，加加加加上上上上任任任任意意意意平平平平衡衡衡衡力力力力系系系系，或或或或减减减减去去去去任任任任意意意意平平平平衡衡衡衡力力力力系系系系，都都都都不不不不会会会会改改改改变变变变原原原原来来来来力力力力系系系系对对对对刚刚刚刚体的作用效应。体的作用效应。体的作用效应。体的作

17、用效应。第23页/共84页 力的可传性力的可传性 刚刚刚刚体体体体力力力力学学学学中中中中，只只只只要要要要保保保保持持持持力力力力的的的的大大大大小小小小和和和和方方方方向向向向不不不不变变变变，将将将将力力力力的的的的作作作作用用用用点点点点沿沿沿沿力力力力的的的的作作作作用用用用线线线线移移移移动动动动，刚刚刚刚体体体体的的的的运运运运动动动动效效效效应应应应不会发生变化。不会发生变化。不会发生变化。不会发生变化。作用在刚体上的力可以沿作用线移动，为作用在刚体上的力可以沿作用线移动，为作用在刚体上的力可以沿作用线移动，为作用在刚体上的力可以沿作用线移动，为滑移矢滑移矢滑移矢滑移矢。加减平

18、衡力系原理加减平衡力系原理加减平衡力系原理加减平衡力系原理第24页/共84页力的可传性对于变形体并不适用！力的可传性对于变形体并不适用！力的可传性只限于研究力的运动效应。力的可传性只限于研究力的运动效应。第25页/共84页 三力平衡汇交原理三力平衡汇交原理 作用在平衡刚体上、作用线处于同一作用在平衡刚体上、作用线处于同一平面内的三个互不平行力的作用线必定汇平面内的三个互不平行力的作用线必定汇交于一点交于一点第26页/共84页试分析下列结构中各构件的受力；讨论哪些试分析下列结构中各构件的受力；讨论哪些构件属于二力构件与构件属于二力构件与 三力汇交三力汇交 介绍介绍：作用力与反作用力定律作用力与反

19、作用力定律 刚化原理刚化原理第27页/共84页 约束与约束力约束与约束力 第28页/共84页一、概念一、概念 1 1 1 1、自由体、自由体、自由体、自由体2 2 2 2、非自由体、非自由体、非自由体、非自由体3 3 3 3、约束、约束、约束、约束 约束是一种条件约束是一种条件约束是一种条件约束是一种条件4 4 4 4、主动力与约束力、主动力与约束力、主动力与约束力、主动力与约束力5 5 5 5、约束力的特征、约束力的特征、约束力的特征、约束力的特征 作作作作用用用用点点点点为为为为连连连连接接接接物物物物体体体体的的的的接接接接触触触触点点点点，约约约约束束束束力力力力的的的的方方方方向向向

20、向与物体相对运动方向相反与物体相对运动方向相反与物体相对运动方向相反与物体相对运动方向相反 第29页/共84页 主动力主动力主动力主动力的大小和方向一般是事先给定的，彼此是的大小和方向一般是事先给定的，彼此是的大小和方向一般是事先给定的，彼此是的大小和方向一般是事先给定的，彼此是独立的；独立的；独立的；独立的；物体受力分析就是要正确地表示出约束力的作用物体受力分析就是要正确地表示出约束力的作用物体受力分析就是要正确地表示出约束力的作用物体受力分析就是要正确地表示出约束力的作用线或力的指向线或力的指向线或力的指向线或力的指向 约束力约束力约束力约束力的方向和作用点一般事先可知，但大小通的方向和作

21、用点一般事先可知，但大小通的方向和作用点一般事先可知，但大小通的方向和作用点一般事先可知，但大小通常是未知的，需要根据平衡条件或动力学方程事后确常是未知的，需要根据平衡条件或动力学方程事后确常是未知的，需要根据平衡条件或动力学方程事后确常是未知的，需要根据平衡条件或动力学方程事后确定。定。定。定。第30页/共84页 约束力的方向和作用线约束力的方向和作用线约束力的方向和作用线约束力的方向和作用线与约束的类型、性质有与约束的类型、性质有与约束的类型、性质有与约束的类型、性质有关，工程中实际约束可以概括为以下几类典型力学关，工程中实际约束可以概括为以下几类典型力学关，工程中实际约束可以概括为以下几

22、类典型力学关，工程中实际约束可以概括为以下几类典型力学模型。模型。模型。模型。1、柔索约束、柔索约束二、典型约束与其约束力二、典型约束与其约束力 弯曲刚度为零的绳索，一定条件下的力学简化模型弯曲刚度为零的绳索，一定条件下的力学简化模型弯曲刚度为零的绳索，一定条件下的力学简化模型弯曲刚度为零的绳索，一定条件下的力学简化模型 如如如如链链链链条条条条、皮皮皮皮带带带带、钢钢钢钢丝丝丝丝绳绳绳绳等等等等。约约约约束束束束特特特特点点点点：只只只只能能能能限限限限制制制制物物物物体体体体沿沿沿沿绳绳绳绳索索索索伸伸伸伸长长长长方方方方向向向向的的的的位位位位移移移移，只只只只能能能能承承承承受受受受拉

23、拉拉拉力力力力，不不不不能承受任何轴向压力和横向力。能承受任何轴向压力和横向力。能承受任何轴向压力和横向力。能承受任何轴向压力和横向力。第31页/共84页F FT T 约约约约束束束束力力力力作作作作用用用用在在在在与与与与物物物物体体体体的的的的连连连连接接接接点点点点上上上上，作作作作用用用用线线线线沿沿沿沿柔柔柔柔索索索索方方方方向向向向，背背背背向向向向物物物物体体体体。通通通通常常常常用用用用F FT T表示。表示。表示。表示。第32页/共84页滑滑滑滑轮轮轮轮缆缆缆缆索索索索带带带带轮轮轮轮、链链链链轮轮轮轮第33页/共84页光滑指无摩擦或摩擦力可以忽略光滑指无摩擦或摩擦力可以忽略

24、光滑指无摩擦或摩擦力可以忽略光滑指无摩擦或摩擦力可以忽略2、光滑刚性面约束（光滑表面接触）、光滑刚性面约束（光滑表面接触）光光光光滑滑滑滑刚刚刚刚性性性性面面面面约约约约束束束束特特特特点点点点：这这这这种种种种约约约约束束束束不不不不能能能能阻阻阻阻止止止止物物物物体体体体沿沿沿沿接接接接触触触触点点点点切切切切面面面面任任任任何何何何方方方方向向向向的的的的运运运运动动动动或或或或位位位位移移移移，而而而而只只只只能能能能限限限限制制制制沿沿沿沿接接接接触触触触点点点点处处处处公公公公法法法法线线线线指指指指向向向向约约约约束束束束方方方方向向向向的的的的运运运运动动动动或或或或位位位位移

25、。移。移。移。第34页/共84页 光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点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。一般用公法线并指向被物体。一般用公法线并指向被物体。一般用公法线并指向被物体。一般用F FN N表示表示表示表示 第35页/共84页F FR RF FN NF FN N 第36页/共84页滑槽与销钉滑槽与销钉滑槽与销钉滑槽与销钉F FR R第37页/共84页铰链约束的定义铰链约束的定义铰链约束的定义铰链约束的定义3、光滑铰链约束、光滑铰链约束 铰铰铰铰第38页/共84页 将具有相同圆孔的两构

26、件用圆柱形销钉连接起来，将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接起来，将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接起来，将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接起来，称为称为称为称为中间铰约束中间铰约束中间铰约束中间铰约束 注意，图中的注意，图中的注意，图中的注意，图中的F FR R才是真正的约束力，满足光滑表面接才是真正的约束力，满足光滑表面接才是真正的约束力，满足光滑表面接才是真正的约束力，满足光滑表面接触约束特征，但其方向无法事先确定，故受力分析时将其触约束特征，但其方向无法事先确定，故受力分析时将其触约束特征，但其方向无法事先确定，故受力分析时将其触约束特征，但其方向无法事先确定，故受力分析时将

27、其向坐标轴向投影得到向坐标轴向投影得到向坐标轴向投影得到向坐标轴向投影得到F Fx x和和和和F Fy y作为等效约束力分量。作为等效约束力分量。作为等效约束力分量。作为等效约束力分量。第39页/共84页F FR Ry yF FR Rx x第40页/共84页固定铰支座固定铰支座 中中中中间间间间铰铰铰铰中中中中任任任任一一一一构构构构件件件件若若若若跟跟跟跟地地地地基基基基或或或或底底底底座座座座相相相相固固固固联联联联，则则则则成为成为成为成为固定铰链支座固定铰链支座固定铰链支座固定铰链支座F FAyAyF FAxAx第41页/共84页滚动铰支座滚动铰支座（辊轴支承）（辊轴支承）在固定铰链支

28、座的底部安在固定铰链支座的底部安装一排辊轮或辊轴所构成的约装一排辊轮或辊轴所构成的约束称为滚动铰链支座。束称为滚动铰链支座。这种约束不能限制构件沿支这种约束不能限制构件沿支承面自由移动。承面自由移动。第42页/共84页FRFRFR实际约束中实际约束中实际约束中实际约束中F FR R方向也可方向也可方向也可方向也可以向下以向下以向下以向下FR 任何情况下，任何情况下，任何情况下，任何情况下，滚动支承的约束力滚动支承的约束力滚动支承的约束力滚动支承的约束力只有一个且一定垂只有一个且一定垂只有一个且一定垂只有一个且一定垂直于支承面直于支承面直于支承面直于支承面第43页/共84页径向轴承与止推轴承径向

29、轴承与止推轴承 符合铰链约束定义：符合铰链约束定义：符合铰链约束定义：符合铰链约束定义：允许轴转动，但限制与轴线允许轴转动，但限制与轴线允许轴转动，但限制与轴线允许轴转动，但限制与轴线垂直方向的运动和位移。可归入固定铰支座，采用固垂直方向的运动和位移。可归入固定铰支座，采用固垂直方向的运动和位移。可归入固定铰支座，采用固垂直方向的运动和位移。可归入固定铰支座，采用固定铰支座的约束力分析方法定铰支座的约束力分析方法定铰支座的约束力分析方法定铰支座的约束力分析方法径向轴承（薄）：径向轴承（薄）：径向轴承（薄）：径向轴承（薄）：包含滚珠、滑动径向轴承包含滚珠、滑动径向轴承包含滚珠、滑动径向轴承包含滚

30、珠、滑动径向轴承F FRyRyF FRxRx第44页/共84页止推止推止推止推轴承轴承轴承轴承（薄）：（薄）：（薄）：（薄）：包含滚珠、滑动轴承包含滚珠、滑动轴承包含滚珠、滑动轴承包含滚珠、滑动轴承 介绍：介绍：各种不同光滑铰链约束的图例各种不同光滑铰链约束的图例第45页/共84页F FR Ry yF FR Rx xF FR Rz z球铰链球铰链球铰链球铰链球球股骨股骨盆骨盆骨球窝球窝第46页/共84页1、分分 析析 比比 较较 两两 种种 约约 束束关于约束的讨论关于约束的讨论第47页/共84页固定端约束固定端约束固定端约束固定端约束 约束力尚无法确定的约束约束力尚无法确定的约束活页铰约束活

31、页铰约束活页铰约束活页铰约束第48页/共84页滑滑滑滑 动动动动 轴轴轴轴 承（宽）承（宽）承（宽）承（宽）第49页/共84页止止止止 推推推推 轴轴轴轴 承（宽）承（宽）承（宽）承（宽）第50页/共84页 受力分析受力分析方法与过程方法与过程 第51页/共84页什么是受力分析？什么是受力分析？选择研究对象选择研究对象选择研究对象选择研究对象什么是受力图？受力图的要素有哪些？什么是受力图？受力图的要素有哪些？受力分析步骤受力图绘制过程受力分析步骤受力图绘制过程取隔离体取隔离体取隔离体取隔离体 对对对对单单单单个个个个构构构构件件件件只只只只需需需需选选选选择择择择研研研研究究究究对对对对象象象

32、象，而而而而对对对对物物物物体体体体系统则需在选取研究对象后取系统则需在选取研究对象后取系统则需在选取研究对象后取系统则需在选取研究对象后取隔离体隔离体隔离体隔离体第52页/共84页取取取取隔隔隔隔离离离离体体体体：将将将将所所所所需需需需研研研研究究究究构构构构件件件件从从从从物物物物体体体体系系系系统统统统中中中中分分分分离离离离出出出出来来来来。这这这这一一一一过过过过程程程程需需需需要要要要解解解解除除除除约约约约束束束束，解解解解除除除除约约约约束束束束后后后后的的的的构件称为构件称为构件称为构件称为隔离体隔离体隔离体隔离体或或或或自由体自由体自由体自由体选择研究对象选择研究对象选择

33、研究对象选择研究对象取隔离体取隔离体取隔离体取隔离体取取取取隔隔隔隔离离离离体体体体是是是是一一一一内内内内力力力力外外外外化化化化方方方方法法法法，广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用于于于于力力力力学学学学分析分析分析分析受力分析时一般会首先作受力分析时一般会首先作受力分析时一般会首先作受力分析时一般会首先作整体分析整体分析整体分析整体分析整体分析的目的？整体分析的目的？整体分析的目的？整体分析的目的？取隔离体的目的？取隔离体的目的？取隔离体的目的？取隔离体的目的？第53页/共84页 分分分分析析析析隔隔隔隔离离离离体体体体受受受受力力力力（包包包包括括括括主主主主动动动动力力力力和和和和约约

34、约约束束束束力力力力），特特特特别别别别是确定各约束力的作用线和指向是确定各约束力的作用线和指向是确定各约束力的作用线和指向是确定各约束力的作用线和指向 分析受力分析受力分析受力分析受力约束力的分析步骤：约束力的分析步骤：约束力的分析步骤：约束力的分析步骤：1 1、是否为二力构件、是否为二力构件、是否为二力构件、是否为二力构件 2 2、是否为三力构件、是否为三力构件、是否为三力构件、是否为三力构件 3 3、是否可利用作用力与反作用力确定约束力方向、是否可利用作用力与反作用力确定约束力方向、是否可利用作用力与反作用力确定约束力方向、是否可利用作用力与反作用力确定约束力方向 4 4、根据约束类型确

35、定约束力、根据约束类型确定约束力、根据约束类型确定约束力、根据约束类型确定约束力 第54页/共84页在在在在所所所所选选选选择择择择的的的的研研研研究究究究对对对对象象象象的的的的隔隔隔隔离离离离体体体体上上上上画画画画出出出出全全全全部部部部主主主主动动动动力力力力和和和和约束力约束力约束力约束力画受力图画受力图画受力图画受力图画出研究对象的受力图一般应按以下步骤进行画出研究对象的受力图一般应按以下步骤进行画出研究对象的受力图一般应按以下步骤进行画出研究对象的受力图一般应按以下步骤进行：选择研究对象，解除约束，画出其隔离体图；选择研究对象，解除约束，画出其隔离体图；选择研究对象，解除约束，画

36、出其隔离体图；选择研究对象，解除约束，画出其隔离体图；在在在在隔隔隔隔离离离离体体体体上上上上画画画画出出出出作作作作用用用用在在在在其其其其上上上上的的的的所所所所有有有有主主主主动动动动力力力力（一一一一般般般般为已知力）；为已知力）；为已知力）；为已知力）；在在在在隔隔隔隔离离离离体体体体的的的的每每每每一一一一约约约约束束束束处处处处，根根根根据据据据相相相相应应应应步步步步骤骤骤骤画画画画出出出出约约约约束束束束力。力。力。力。第55页/共84页 应用举例应用举例 例题例题 具具具具有有有有光光光光滑滑滑滑表表表表面面面面、重重重重力力力力为为为为F FWW的的的的圆圆圆圆柱柱柱柱体

37、体体体，放放放放置置置置在在在在刚刚刚刚性性性性光光光光滑滑滑滑墙墙墙墙面面面面与与与与刚刚刚刚性性性性凸凸凸凸台台台台之之之之间间间间，接接接接触触触触点点点点分分分分别别别别为为为为A A和和和和B B二二二二点。点。点。点。试：画出圆柱体的受力图。试：画出圆柱体的受力图。试：画出圆柱体的受力图。试：画出圆柱体的受力图。第56页/共84页解：解：解：解：1 1选择研究对象选择研究对象选择研究对象选择研究对象 本本本本例例例例中中中中要要要要求求求求画画画画出出出出圆圆圆圆柱柱柱柱体体体体的的的的受受受受力力力力图图图图，所所所所以以以以，只只只只能能能能以以以以圆圆圆圆柱柱柱柱体体体体作为

38、研究对象。作为研究对象。作为研究对象。作为研究对象。2 2取隔离体取隔离体取隔离体取隔离体 将将将将圆圆圆圆柱柱柱柱体体体体从从从从所所所所受受受受的的的的约约约约束束束束中中中中分分分分离离离离出出出出来来来来，即即即即得得得得到到到到圆圆圆圆柱柱柱柱体体体体的的的的隔隔隔隔离体。离体。离体。离体。第57页/共84页3 3画受力图画受力图画受力图画受力图 主动力主动力主动力主动力重力重力重力重力 约约约约束束束束力力力力在在在在A A、B B二二二二处处处处约约约约束束束束力力力力，属属属属于于于于光光光光滑滑滑滑面面面面约约约约束束束束。于于于于是是是是，可可可可画画画画出出出出圆圆圆圆柱

39、体的受力图。柱体的受力图。柱体的受力图。柱体的受力图。第58页/共84页例题例题A AB BF F2 2F F1 1F F3 3试确定试确定A、B二处的约束力二处的约束力第59页/共84页A AB BF F2 2F F1 1F F3 3F FAyAyF FAxAxF FR RB B取取取取 隔隔隔隔 离离离离 体体体体画画画画 受受受受 力力力力 图图图图A AB BF F2 2F F1 1F F3 3第60页/共84页例题例题 试画出梁的受力图。试画出梁的受力图。第61页/共84页解：解：解：解：1 1选择研究对象选择研究对象选择研究对象选择研究对象2 2取隔离体取隔离体取隔离体取隔离体 将

40、将将将A A、B B二二二二的的的的约约约约束束束束解解解解除除除除，也也也也就就就就是是是是将将将将ABAB梁从所受的约束的系统中分离出来。梁从所受的约束的系统中分离出来。梁从所受的约束的系统中分离出来。梁从所受的约束的系统中分离出来。第62页/共84页3 3分分分分析析析析主主主主动动动动力力力力与与与与约约约约束束束束力，画出受力图力，画出受力图力，画出受力图力，画出受力图 主动力主动力主动力主动力F FP P 约约约约束束束束力力力力AA端端端端为为为为固固固固定定定定铰铰铰铰链链链链支支支支座座座座，B B端端端端为为为为辊辊辊辊轴轴轴轴支支支支座座座座，画出梁的受力图。画出梁的受力

41、图。画出梁的受力图。画出梁的受力图。讨论讨论：AB杆的受力分析中是否可以杆的受力分析中是否可以尝试使用三力平衡汇交原理？尝试使用三力平衡汇交原理？第63页/共84页1、画出圆盘的受力图；、画出圆盘的受力图；2、比较、比较AB 杆与杆与BC 杆杆 的受力。的受力。例题例题 第64页/共84页圆盘的受力图圆盘的受力图圆盘的受力图圆盘的受力图WWF FR2R2F FR1R1第65页/共84页C C分分分分 析析析析 A A、C C 二二二二 处处处处 约约约约 束束束束 力力力力C CF FR1R1 F FCyCyF FCxCxF FAxAxF FAyAy二杆的受力图二杆的受力图二杆的受力图二杆的受

42、力图第66页/共84页CF FCyCyF FCxCxB CB C杆的受力图杆的受力图杆的受力图杆的受力图F FByByF FBxBxC CF FR1R1 F FCyCyF FCxCxF FAxAxF FAyAy第67页/共84页F FR1 R1 F FAxAxF FAyAyAB AB 杆的受力图杆的受力图杆的受力图杆的受力图F FBx Bx F FBy By 第68页/共84页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 FBx Bx F FBy By F FByB

43、yF FBxBx第69页/共84页CF FCyCyF FCxCxB CB C杆的受力图杆的受力图杆的受力图杆的受力图F FByByF FBxBxC CF FBC BC F FBCBC二力杆二力杆二力杆二力杆(二力构件二力构件二力构件二力构件)第70页/共84页F FR1 R1 F FAxAxF FAyAyF FBx Bx F FBy By AB AB 杆杆杆杆 受受受受 力力力力O O三三三三 力力力力 汇汇汇汇 交交交交FR1 FAFB第71页/共84页例题例题 二二二二杆杆杆杆自自自自重重重重不不不不计计计计。试试试试分分分分别别别别画画画画出出出出结结结结构构构构整整整整体体体体以以以以

44、及及及及ACAC杆杆杆杆和和和和BCBC杆的受力图。杆的受力图。杆的受力图。杆的受力图。第72页/共84页1 1、整体受力图、整体受力图、整体受力图、整体受力图第73页/共84页 2 2、ACAC杆的受力图杆的受力图杆的受力图杆的受力图第74页/共84页3 3 BCBC杆的受力图杆的受力图杆的受力图杆的受力图第75页/共84页 结论与讨论结论与讨论第76页/共84页 静力学主要内容静力学主要内容静力学主要内容静力学主要内容受力分析受力分析受力分析受力分析力系的等效力系的等效力系的等效力系的等效力系的简化力系的简化力系的简化力系的简化力系的平衡力系的平衡力系的平衡力系的平衡 静力学的主要内容静力

45、学的主要内容第77页/共84页 约约约约束束束束力力力力决决决决定定定定于于于于约约约约束束束束的的的的性性性性质质质质，分分分分析析析析构构构构件件件件上上上上的的的的约约约约束束束束力时，首先要分析构件所受约束属于哪一类约束。力时，首先要分析构件所受约束属于哪一类约束。力时，首先要分析构件所受约束属于哪一类约束。力时，首先要分析构件所受约束属于哪一类约束。当当当当约约约约束束束束力力力力的的的的作作作作用用用用线线线线与与与与指指指指向向向向仅仅仅仅凭凭凭凭约约约约束束束束性性性性质质质质不不不不能能能能确确确确定时，可将其分解为两个相互垂直的约束分力。定时，可将其分解为两个相互垂直的约束

46、分力。定时，可将其分解为两个相互垂直的约束分力。定时，可将其分解为两个相互垂直的约束分力。关于约束与约束力关于约束与约束力 约束力的大小由平衡分析计算确定。约束力的大小由平衡分析计算确定。约束力的大小由平衡分析计算确定。约束力的大小由平衡分析计算确定。前前前前述述述述中中中中有有有有一一一一些些些些约约约约束束束束力力力力无无无无法法法法简简简简单单单单确确确确定定定定的的的的约约约约束束束束，其其其其约束力的确定需要考虑力系的简化问题。约束力的确定需要考虑力系的简化问题。约束力的确定需要考虑力系的简化问题。约束力的确定需要考虑力系的简化问题。第78页/共84页 受力分析的方法与过程受力分析的

47、方法与过程 确定物体所受的主动力；确定物体所受的主动力；确定物体所受的主动力；确定物体所受的主动力；确确确确定定定定约约约约束束束束力力力力作作作作用用用用线线线线和和和和方方方方向向向向。当当当当约约约约束束束束力力力力指指指指向向向向不不不不能能能能确确确确定定定定时时时时，可可可可以以以以假假假假设设设设某某某某一一一一方方方方向向向向，最最最最后后后后根根根根据据据据平平平平衡衡衡衡分分分分析结果的正负号决定假设方向是否正确析结果的正负号决定假设方向是否正确析结果的正负号决定假设方向是否正确析结果的正负号决定假设方向是否正确。选择合适的研究对象，取隔离体；选择合适的研究对象，取隔离体；

48、选择合适的研究对象，取隔离体；选择合适的研究对象，取隔离体；画受力图。画受力图。画受力图。画受力图。第79页/共84页受力分析时注意以下两点是很重要的受力分析时注意以下两点是很重要的受力分析时注意以下两点是很重要的受力分析时注意以下两点是很重要的:研研研研究究究究对对对对象象象象选选选选择择择择的的的的基基基基本本本本原原原原则则则则是是是是：其其其其上上上上应应应应既既既既有有有有未未未未知知知知力力力力，也也也也有有有有已已已已知知知知力力力力；同同同同时时时时，通通通通过过过过研研研研究究究究对对对对象象象象的的的的平平平平衡衡衡衡分分分分析析析析，能够求得尽可能多的未知力。能够求得尽可

49、能多的未知力。能够求得尽可能多的未知力。能够求得尽可能多的未知力。二二二二是是是是分分分分析析析析相相相相互互互互连连连连接接接接的的的的构构构构件件件件受受受受力力力力时时时时，要要要要注注注注意意意意构构构构件件件件与与与与构构构构件件件件之之之之间间间间的的的的作作作作用用用用力力力力与与与与反反反反作用力。作用力。作用力。作用力。第80页/共84页 关于二力与三力构件关于二力与三力构件 充充充充分分分分应应应应用用用用二二二二力力力力平平平平衡衡衡衡和和和和三三三三力力力力平平平平衡衡衡衡的的的的概概概概念念念念，可可可可以使受力分析与计算过程简化。以使受力分析与计算过程简化。以使受力

50、分析与计算过程简化。以使受力分析与计算过程简化。请请请请判判判判断断断断下下下下列列列列结结结结构构构构中中中中哪哪哪哪些些些些构构构构件件件件是是是是二二二二力力力力构构构构件件件件，哪哪哪哪些些些些构构构构件件件件则则则则不不不不是是是是二二二二力力力力构构构构件。件。件。件。第81页/共84页 关于静力学中某些原理的适用性关于静力学中某些原理的适用性 力的可传性适用于刚体不适用于变形体力的可传性适用于刚体不适用于变形体力的可传性适用于刚体不适用于变形体力的可传性适用于刚体不适用于变形体FFFFFFFF第82页/共84页 如果将力如果将力如果将力如果将力F FP P从从从从B B点点点点沿