工程力学(二)第1章-静力学基础教学提纲.ppt
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1、第四章第四章 空间力系空间力系 工程力学(二)第1章-静力学基础32.等效力系(1)力系。作用在物体上的若干个力总称为力系,以(F1,F2,Fn)表示。(2)等效力系。作用于物体上的一个力系可用另一个力系代替,而不改变原力系对物体作用的外效应,以(F1,F2,Fn),(F1,F2,Fm)表示,图形如下表示。F1F2FnF1F2Fm2 241.1.2 1.1.2 刚体的概念刚体的概念 任何物体在力的作用下,其上任意两点间均将产生相对运动,使其初始位置发生改变,称之为位移,从而导致物体发生变形,当其变形微小而可被忽略时,将其抽象为刚体。静力学 研究物体在力系作用下平衡规律的科学。刚体静力学 研究刚
2、体在力系作用下的平衡问题。平衡 物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。3 351.1.3 平衡条件与平衡力系 要使物体处于平衡状态,作用于物体上的力系必须满足一定的条件,这些条件称为力系的平衡条件;作用于物体上正好使之保持平衡的力系则称为平衡力系。1.1.4 刚体静力学研究的基本问题1.受力分析分析作用在刚体上的各种力,弄清研究对象的受力情况。2.平衡条件建立物体处于平衡状态时,作用在物体上的力系应满足的条件。3.利用平衡条件求解未知力,以解决工程中的相关问题。4 461-2 静力学公理静力学公理公理1 二力平衡公理 作用于物体物体上的两个力,使其处于平衡状态的必要与充分条件是:这两个
3、力等值,反向,共线。二力构件只受两个力作用而处于平衡的物体。物体。如果二力构件是一根直杆,则称为二力杆。F1F2F1F25 57公理2 加减平衡力系公理(只适合刚体只适合刚体)在作用于刚体刚体上的已知力系中,加上或减去任一平衡力系,并不改变原力系对刚体的效应。作用于刚体刚体上的力,可沿其作用线任意移动而不改变它对刚体的作用效应。力的可传性原理:F2ABFAB.FABF1F26 68公理 3 力的平行四边形法则 作用于物体物体上同一点的两个力,其合力也作用在该点上,合力的大小和方向则由以这两个力为边所构成的平行四边形的对角线来表示,而该两个力称为合力的分力。FR=F1+F2FRF1F2FRF1F
4、27 79公理 4 作用与反作用定律 两物体物体间相互作用的力,总是大小相等,指向相反,且沿同一直线。FTPPFT8 8101-3 约束和约束力1.3.1 约束的概念约束的概念1.自由体与非自由体自由体与非自由体 在空间能向一切方向自由运动的物体,称为自由体自由体。当物体受到了其他物体的限制,因而不能沿某些方向运动时,这种物体为非自由体非自由体。2.约束约束 限制非自由体运动的物体是该非自由体的约束。P约束被约束物体9 9113.约束力约束约束施加于施加于被约束物体被约束物体上的力上的力,如下图中的力FT。4.约束力的方向 与约束所能限制被约束物体被约束物体的运动方向相反运动方向相反,如上图中
5、的力FT的方向。PPFT1010121.3.2 工程中常见的约束1.柔体约束2.光滑面约束PAAPAAFNAFTPAAP1111133.光滑铰链约束(平面铰链)(空间球形铰)AFAx FAy FAx FAyA z y xFAyFAxFAzA121214(平面固定铰支座约束)(活动铰支座)131315实际桥梁使用的的固定铰支座与活动铰支座 当载荷位于纵向对称面内,可以简化成平面问题时,采用上图表示。1414164.轴承约束轴承约束A(滑动轴承)A(止推轴承1)FAz FAxAxyz z y x FAxFAy FAz A1515175.固定端约束B(止推轴承2)AFAxAFAyMAFBzFByFB
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