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1、靜力學引言 靜力學： 研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡化）、 建立各種力系的平衡條件的科學。 1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受 哪些力，每個力的作用位置和方向，并畫出物體的 受力圖。 2、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系 等效代替一個復(fù)雜力系。 3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的 平衡條件，并應(yīng)用這些條件解決靜力學實際問題 。 剛體：絕對不變形的物體，或物體內(nèi)任意兩點間 的距離不改變的物體。 幾個基本概念： 力：物體間相互的機械作用，作用效果使物體的 機械運動狀態(tài)發(fā)生改變。 力的三要素：大小、方向、作用點。力是矢量。 力系：一群力?？?/p>

2、分為：平面匯交（共點）力 系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意 力系；空間匯交（共點）力系，空間平行力系， 空間力偶系，空間任意力系。 平衡：物體相對慣性參考系（如地面）靜止或 作勻速直線運動。 第一章 靜力學公理和物體的受力分析 介紹靜力學 5條公理，約束和約束力的概念，物體受 力分析的方法，對畫物體受力圖進行練習。 1 1 靜力學公理 公理 1 力的平行四邊形法則 公理 2 二力平衡條件 使剛體平衡的充分必要條件 21 FF 最簡單力系的平衡條件 合力（合力的大小與） (矢量和 ) 21 FFFR 亦可用力三角形求得合力矢 此公理表明了

3、最簡單力系的簡化規(guī)律，是復(fù)雜力 系簡化的基礎(chǔ)。 公理 3 加減平衡力系原理 推理 1 力的可傳性 作用在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為 大小、方向和作用線。 推理 2 三力平衡匯交定理 平衡時 必與 共線則三力必匯交 O 點，且共面。 3F 12F 公理 4 作用和反作用定律 作用力和反作用力總是同時存在，同時消失， 等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個物 體上。 在畫物體受力圖時要注意此公理的應(yīng)用。 公理 5 剛化原理 柔性體（受拉力平衡） 剛化為剛體（仍平衡） 反之不一定成立，因?qū)傮w平衡的充分必要條 件，對變形體是必要的但非充分的。 剛體

4、（受壓平衡） 柔性體（受壓不能平衡） 約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。 約束力：約束對非自由體的作用力。 約 束 力 大小 待定 方向 與該約束所能阻礙的位移方向相反 作用點 接觸處 1 2 約束和約束力 工程常見的約束 1、具有光滑接觸面（線、點）的約束（光滑接觸約束） 光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸 處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故 稱為法向約束力，用 表示。 NF 2 、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束 柔索只能受拉力，又稱張力。用 表示。 TF 柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。 膠帶對輪的約束力沿輪

5、緣的切線方向，為拉力。 3 、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸 鏈支座等） （ 1） 、徑向軸承（向心軸承） 約束特點： 軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、軸承孔 為約束。 約束力： 當不計摩擦時，軸與孔在接觸為光滑 接觸約束 法向約束力。 約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心。 當外界載荷不同時，接觸點會變，則約束力的大小 與方向均有改變。 可用二個通過軸心的正交分力 表示。 yx FF , 光滑圓柱鉸鏈 約束特點：由兩個各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成， 如剪刀。 約束力： 光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合問題，與軸承一 樣，可用兩個正交分力表示。 其中有作用

6、反作用關(guān)系 cycycxcx FFFF , 一般不必分析銷釘受力，當要分析時，必須把銷 釘單獨取出。 （ iii) 固定鉸鏈支座 約束特點： 由上面構(gòu)件 1或 2 之一與地面或機架固定而成。 約束力：與圓柱鉸鏈相同 以上三種約束（經(jīng)向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定 鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合 問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈。 4、其它類型約束 （ 1）、滾動支座 約束特點： 在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑 輥軸而成。 約束力： 構(gòu)件受到 光滑面的約束力。 (2) 、球鉸鏈 約束特點：通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球 心任意轉(zhuǎn)動，但構(gòu)件與球心不

7、能有任何移動。 約束力：當忽略摩擦時，球與球座亦是光滑約束問題。 約束力通過接觸點，并指向球心，是一個不能預(yù)先確 定的空間力。可用三個正交分力表示。 （ 3）、止推軸承 約束特點： 止推軸承比徑向軸承多一個 軸向的位移限制。 約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束反力，亦有三 個正交分力 。 AzAyAx FFF ,, （ 1）光滑面約束 法向約束力 NF （ 2）柔索約束 張力 TF （ 3）光滑鉸鏈 AxAyFF 球鉸鏈 空間三正交分力 止推軸承 空間三正交分力 （ 4）滾動支座 光滑面 NF 1-3 物體的受力分析和

8、受力圖 在受力圖上應(yīng)畫出所有力，主動力和約束力（被動 力） 畫受力圖步驟： 3、按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動）力 1、取所要研究物體為研究對象（隔離體）畫出其簡圖 2、畫出所有主動力 例 1-1 碾子重為 ，拉力為 ， 處光 滑接觸，畫出碾子的受力圖。 FP BA, 解：畫出簡圖 畫出主動力 畫出約束力 例 1-2 屋架受均布風力 （ N/m），屋架重為 ， 畫出屋架的受力圖。 q P 解：取屋架 畫出主動力 畫出約束力 畫出簡圖 例 1-3 1P水平均質(zhì)梁 重為 ，電動 機重為 ，不計桿 的自 重，畫出桿 和梁 的受 力圖。圖

9、(a) 2P ABCD CD AB 解： 取 桿，其為二力構(gòu)件，簡 稱二力桿，其受力圖如圖 (b) CD 取 梁，其受力圖如圖 (c) AB 若這樣畫，梁 的受 力圖又如何改動 ? AB 桿的受力圖能否 畫為圖（ d）所示？ CD 例 1-4 CBAB, 不計三鉸拱橋的自重與摩 擦，畫出左、右拱 的受力圖與系統(tǒng)整體受力 圖。 解： 右拱 為二力構(gòu)件，其受 力圖如圖（ b）所示 CB 取左拱 AC ,其受力圖 如圖（ c）所示 系統(tǒng)整體受力圖如 圖（ d）所示 考慮到左拱 在三個力 作用下平衡，也可按三力 平衡匯交定理畫出左拱 的受力圖，如圖（ e）所 示 AC AC 此時整體受力圖如圖 （ f）所示 討論：若左、右兩拱都 考慮自重，如何畫出各 受力圖？ 如圖 （ g） （ h） （ i） 例 1 5 不計自重的梯子放在光滑 水平地面上，畫出梯子左 右兩部分與整個系統(tǒng)受力 圖。圖 (a) 解： 繩子受力圖如圖（ b）所示 梯子左邊部分受力 圖如圖（ c）所示 梯子右邊部分受力 圖如圖（ d）所示 整體受力圖如圖（ e）所示 提問：左右兩部分梯子在 A處，繩子對左右兩部分 梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出？