第一章静力分析基础.ppt

第一章 静力分析基础,第一节 力的概念 第二节 平衡的概念 第三节 约束与约束力 第四节 受力分析与受力图 第五节 问题讨论与说明,第一节 力的概念,一、力的定义及三要素 定 义：力是物体之间的相互作用 三要素：力的大小、方向及作用点 单 位：N 或 kN,二、力的效应,外效应：在力的作用下，使物体的机械运动状态发生改变。,内效应：在力的作用下，使物 体产生变形。,三、力的可传递性,力可以沿其作用线在刚体上任意滑移而不改变力对刚体的作用效应。,注：力的可传递性只适用于研究力对刚体的外效应而不适用与力对刚提的内效应。（如下，力对刚体的内效应，力作用点不同，物体的变形不同。）,四、力的分类,力作用面小到可以忽略不记时，可认为作用于一点的力。 单位：kN,五、力系及等效力系,力系：作用于研究对象上的所有力的集合。,V型发动机原理图 发动机曲轴受力图为空间力系,等效力系：对物体作用效果相同的两个力系。,合力：能与一个力系等效的单力，称为该力系的合力。,六、力系的分类,返回第一章目录,第二节 平衡的概念,一、平衡的概念：,物体出于静止或匀速直线运动状态（即惯性运动状态），为物体处于平衡状态。,二、平衡力系的概念：,刚体受力系的作用处于平衡状态，可以认为该力系为平衡力系。,三、合力与分力：,如一单力能够与一力系等效，则该力为此力系的合力。(如R为F1与F2的合力),四、二力平衡条件：,一刚体受二个力作用达到平衡状态的充分与必要条件为：此二力必等值、反向、共线。 注：无论刚体的形状如何，只要是两点受力，即为二力构件；受力符合二力平衡条件。,五、加减力系平衡原理：,在刚体上可以加上或减去一平衡力系，而不改变原力系对刚体的作用效应。,六、三力平衡条件：,一刚体受三个力作用达到平衡状态的充分与必要条件为：此三力作用线必汇交于一点。,返回第一章目录,一、约束与约束力的概念,自 由 体：位移不受限制的物体为自由体。,非自由体：位移受限制的物体为非自由体。,约束：对自由体的某些位移预先施加的限制条件。,约束力：约束给被约束物体的力。,(如：桌面对球的支持力 N 。),主动力：物体所受的约束力以外的力。,(如：足球的重力 G 。),(如：桌面对足球下落的限制.),第三节 约束与约束力,1、柔性约束及其约束力,二、约束类型及其约束力,（如右图：钢绳对重物的拉力。）,2、光滑面约束及其约束力,约束力的作用在接触面的接触点上，方向沿接触面的公法线，指向被约束物体。其中光滑面接触即为摩擦不计的接触。,被铰链联接的两个构件如有一个被固定另外一个可绕其发生相对转动，为固定铰链。,3、铰链约束及其约束力,铰链联接是指两个构件通过销钉、螺栓等联结在一起，两个构件只能发生相对转动而不能发生相对移动。,被铰链联接的两个构件如都未固定，为中间铰链。,返回第一章目录,1、确定研究对象研究结构，确定每一步的研究对象；,结构与机构简图在国家有关规定中有规定的画法。在对物体进行静力分析是与物体外形有关的只是受载位置、约束位置及类型，而与其它部分外形无关，在静力学中画研究对象时，只要能显示力的作用位置及约束类型，就可用简单的线条来表示，而不必考虑与真实物体的相似问题。这样得到的为简图。,一、受力分析,1、选定需要研究的对象； 2、根据已知条件、约束类型并结合基本概念和有关原理分析研究对象的受力情况。,二、受力图,4、画约束力根据解除约束的类型，将约束力画在分离体上。,2、取分离体将研究对象从周围约束分离出来，解除约束；,3、画主动力将主动力画在分离体上；,第四节 受力分析与受力图,例一、画出右图各构件的受力，其中BC为钢索、AD为杆件、O为圆柱，不计摩擦。,三、例题,解：如右图,例二、画出下图所示结构中各构件的受力图。,二力构件：只受两个力(包括主动力和约束力)作用且平衡的构件。根据二力平衡公理，这两个力一定等值、反向、共线，即力作用线在两点连线上。（如上图AB构件）,返回第一章目录,第五节 问题讨论与说明,对工程实际对象进行力学分析时，力学模型简化的合理性关系着计算结果的正确性。所以在对物体受力分析之前，首要的是力学模型的建立。在力学模型的建立时，只要能显示力的作用位置及约束类型，就可用简单的线条来表示，而不必考虑与真实物体的相似问题。（如下图对单缸发动机的力学模型的建立。）,一、力学模型的建立,发动机原理图,建立的力学模型,二、力系的特征,物体的受力分析方法与力系的特征是密不可分的，在考察物体的受力之前，首先要辩明力系的特征。（如二力构件、三力构件）,刚体静力学的基本理论、概念和方法对变形体静力学有一定的适用性和局限性。,三、适用性,返回第一章目录,