1静力学基础 Msoft PowerPoint 演示文稿_课件

《1静力学基础 Msoft PowerPoint 演示文稿_课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1静力学基础 Msoft PowerPoint 演示文稿_课件（82页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、黄孟生黄孟生 赵引编著赵引编著清华大学出版社清华大学出版社工程力学工程力学静力学静力学第一篇第一篇静力学根底静力学根底第一章第一章1-1 绪论绪论静力学静力学：主要研究物体在力的作用下的：主要研究物体在力的作用下的平衡问题。平衡问题。 平衡平衡是机械运动的一种特殊形式，它是指物体相是机械运动的一种特殊形式，它是指物体相对于惯性坐标系处于对于惯性坐标系处于静止或做匀速直线运动的状态。静止或做匀速直线运动的状态。 对于大多数工程问题，把固结在地球上的坐标对于大多数工程问题，把固结在地球上的坐标惯性坐标惯性坐标，研究物体相对于地球的平衡，研究物体相对于地球的平衡力系力系:作用于物体上的一群力作用于物

2、体上的一群力力系力系等效力系：作用于同一物体能产生同样的效应的等效力系：作用于同一物体能产生同样的效应的 两个力系。两个力系。平衡力系：作用于某一物体使其保持平衡的一个力系。平衡力系：作用于某一物体使其保持平衡的一个力系。屋架受力分析：屋架受力分析：大坝倾覆与滑动问题：大坝倾覆与滑动问题：等等等等.1-2 静力学根本概念静力学根本概念一、刚体的概念一、刚体的概念 刚体刚体是指在力的作用下其大小和形状保持不是指在力的作用下其大小和形状保持不变的物体。变的物体。刚体静力学刚体静力学理想化的模型理想化的模型 变形体变形体是指在力的作用下其大小和形状发生是指在力的作用下其大小和形状发生改变的物体。改变

3、的物体。既可简化对问题的研究，又不影响问题的实质既可简化对问题的研究，又不影响问题的实质F二、力的概念二、力的概念力是物体间的相互作用，这种作用使物力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。体的运动状态或形状发生改变。2.力的作用效应：力的作用效应：运动效应外效应运动效应外效应变形效应内效应变形效应内效应大小大小方向方向 方位和指向方位和指向作用点作用点刚体刚体作用线作用线FN， kN集中作用在一点的力集中作用在一点的力集中力集中力对变形体：对变形体：求反力求反力 力可传性力可传性求内力、应力、变形等？求内力、应力、变形等？ABCFFRA力的可传性力的可传性 滑移矢滑移矢F

4、FF1-3 静力学公理原理静力学公理原理公理一、公理一、 二力平衡公理条件二力平衡公理条件 作用于刚体上的两个力成平衡的充分与必要条件作用于刚体上的两个力成平衡的充分与必要条件是：这两个力大小相等、方向相反、作用线相同两力是：这两个力大小相等、方向相反、作用线相同两力等量、反向、共线。等量、反向、共线。F1F2F1F2二力构件二力杆：只受两个力作用而处于平衡二力构件二力杆：只受两个力作用而处于平衡 的构件。的构件。公理二、公理二、 加减平衡力系公理加减平衡力系公理 在作用于刚体的力系中加上或减去任一平衡力系，不在作用于刚体的力系中加上或减去任一平衡力系，不改变原力系对刚体的效应。改变原力系对刚

5、体的效应。S1S2F1F2FiFnF2F1FnFi公理三、公理三、 力的平行四边形法那么力的平行四边形法那么 作用于物体上同一点的两个力可合成为一个力，此作用于物体上同一点的两个力可合成为一个力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线矢量来表示。邻边所构成的平行四边形的对角线矢量来表示。F1F2ABDFCFF1ABF2C力三角形法则力三角形法则F =+F1F2即即可任意改变次序可任意改变次序; ;可推广到多个力的情况；反之，合力求分力。可推广到多个力的情况；反之，合力求分力。公理四、公理四、 作用与反作用

6、定律作用与反作用定律 两物体间相互作用的力总是大小相等，方向相反，两物体间相互作用的力总是大小相等，方向相反，沿同一直线分别作用于这沿同一直线分别作用于这两个物体上两个物体上。FABFFABFABF1F2ABF1F2公理五、刚化原理公理五、刚化原理 当变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将此变形体当变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将此变形体刚化为刚体，其刚化为刚体，其平衡状态平衡状态不变。不变。变形体与刚体的联系变形体与刚体的联系1-4 力的投影与力的分解力的投影与力的分解一、力的投影一、力的投影Fx=FcosFy=FsinFxyOFx=FcosFxyOFy=FsinyxzOFFxyF=F

7、x+Fy+Fz= Fx i+ Fy j+ Fz kFx =F i=Fcos Fy =F j=Fcos Fz =F k=Fcos 投影投影Fx =Fsin cosFy = Fsin sinFz =Fcos 实际应用时实际应用时二次投影法二次投影法分解分解Fz= Fz k=Fcos kFx = Fx i=Fcos iFy= Fy j=Fcos jFxFyFz二、力的分解二、力的分解力的投影的正负号：沿坐标的正向为正，反之为负。力的投影的正负号：沿坐标的正向为正，反之为负。投影，求该力的大小、方向：投影，求该力的大小、方向：F= F2x +F2y+F2zcos =cos(F，x)=FxFcos =c

8、os(F，y)=FyFcos =cos(F，z)=FzFOxyFFxFy问题：力问题：力F F 在图示在图示x、y坐标中的坐标中的投影与分解有何区别投影与分解有何区别? ?例例1：F,。求其在。求其在x、y、z 轴上的投影。轴上的投影。OxyzFFx=FsincosFy=FcosFz=Fsinsin1-5 力力 矩矩一、力对一点的矩一、力对一点的矩力矩是度量力对物体产生转动效应的一个物理量力矩是度量力对物体产生转动效应的一个物理量力对矩心力对矩心O点之矩为一代数量，其值点之矩为一代数量，其值等于力的大小与力臂的乘积。等于力的大小与力臂的乘积。MO (F)= F aOFaA正负号：正负号：逆时针

9、转向为正；顺时针转向为负。逆时针转向为正；顺时针转向为负。由于空间力系各力与矩心由于空间力系各力与矩心O组成不同的平面，各力对矩心的矩组成不同的平面，各力对矩心的矩不仅与力与力臂的大小以及在各自平面内的转向有关，而且与不仅与力与力臂的大小以及在各自平面内的转向有关，而且与该力与矩心所组成的平面的方位有关。故需用一矢量来表示。该力与矩心所组成的平面的方位有关。故需用一矢量来表示。a)a)力矩的矢量表示力矩的矢量表示F对对O点的矩点的矩: :大小大小: :MO( (F)=)=Fa方位：垂直于力方位：垂直于力F F与矩心与矩心O所所决定的平面决定的平面指向：由右手螺旋法则确定。指向：由右手螺旋法则确

10、定。 力矩矢力矩矢MO(F)与矩心与矩心O有关，有关，只只能画在能画在O点点处，是处，是定位矢定位矢。PFAQaOF1a1MO(F)MO(F) = rF力对一点的矩不因力沿其作力对一点的矩不因力沿其作用线移动而改变；用线移动而改变； 力矩矢等于矩心到该力力矩矢等于矩心到该力作用点的矢径位置矢与作用点的矢径位置矢与该力的矢量积。该力的矢量积。b)b)力矩的矢积表示力矩的矢积表示OFPAraMO(F)假设假设F=0F=0或或a=0a=0，那么力矩为零。，那么力矩为零。r = xi + yj + zkF = Fxi + Fyj + FzkMO (F) = rF=( xi + yj + zk)(Fx

11、i +Fy j +Fzk)=(yFz-zFy)i + (zFx-xFz)j + (xFy-yFx)k写成行列式：写成行列式：MO (F) = rF =i j kx y zFx Fy Fzc)c)力矩的解析表示力矩的解析表示yxzOA(x,y,z)F(Fx Fy Fz)ryxzOA(x,y,z)F(Fx Fy Fz)r可见：力对可见：力对O点的矩可由一个力的作用点的位置及该力点的矩可由一个力的作用点的位置及该力的投影来计算。的投影来计算。MO (F) =xFy -yFx =x yFx Fy平面力系问题平面力系问题FxyOxyFxFy例例2 已知已知F10kN 。求。求力力F对对O点的矩。点的矩。