构件的静力分析课件
任务一画构件的受力图
分析：受力分析在初中简单的接触，但未作矢量处理，学生接受起来存在一定的困难。因此，可从生活中一些带方向的现象进行矢量分析，从而让学生接受矢量概念、及计算方法。例：思考生活中速度：既存在大小又存在方向、两人同时向前、向右拉一个小车对比向后向右拉同一辆小车。以此让学生接受力是存在方向的，思考我们应该如何表达。（2课时）
任务目标：1、理解力的基本概念和三要素及其基本性质
2、通过现象分析，能独立进行受力分析和计算
3、了解约束的概念，对生活中常见的约束现象能进行受力分析并画出受力图
生活中力可以说无处不在，比如开车时，发动机要给车一个牵引力，骑自行车时，地面给予自行车的摩擦力等。在初中我们也接触过力，那么力应该如何下定义呢？
一、力的定义及三要素
力：物体与物体之间的相互作用。
问：对受力分析时我们应该把握哪些要素呢？
收集学生回答的关键词：大小、方向、位置，并要求学生多举一些案例，加深对力的三要素的理解。并思考这些受力现象，引起物体哪方面的变化？最终予以总结：力的作用效果：1）力可以使运动状态发生改变2）力可以使物体发生形变
二、力的基本性质
好，让我们来进行一些简单的受力分析，比如，我们站到地面上我们受到几个力？地面受到什么样的力？
教师绘制受力图，并按平衡力、作用力和反作用力分类，让学生观察这两组力的相同点和不同点。（目的：让学生理解二力平衡和作用力及反作用力）提取学生所说有关语言，并让学生对悬挂的吊灯、桌面的物体、拔河、两个人向外拉一根杆、两人同时向内压缩一个杆。让学生对力进行分组，并予以指导。得出二力平衡公理，及作用力和反作用力定理。
1）二力平衡：作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态
2）作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一物体
两者区别：二力平衡两力都是作用在同一物体，作用力和反作用力是作用在两个物体上
思考：当一辆汽车受平衡力物体处于什么状态？
结论：匀速或者静止状态（目的为下面引出刚体的概念做准备）
思考：当我们用相同的力拉橡皮筋，橡皮筋发生什么变化？
结论：引出刚体的概念，因此二力平衡强调刚体
思考：如果我们施加力的方向不在同一条直线上，物体会如何运动呢？
例：1）我们同时向前、向右用大小相同的力去拉一辆小车
2）如果同时向后、向右呢？
思考：我们能用一个力去代替吗？它和上述施加的两个力有什么联系？
结论：他们应对物体产生同样的效果
在此直接给出平行四边形定理，并让学生画出相应的受力图形，同时给出几种练习题加深对平行四边形法则的理解与应用。
力平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向用这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线来表示。
该对角线所代表的力即为两个力的合力；这两个力叫做该合力的分力。
问：当我们擦去合力，如果我们想让该物体处于平衡状态，那么第三个力应如何添加？
顺势引出三力汇交定理
三力汇交定理：刚体受三个力作用而处于平衡状态，若其中两个力的作用线交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面上。
思考：1）该结论的条件是什么？结论是什么？
2）为什么强调两个力要交于一点这个条件？
注意：三角函数的练习需复习。
三、力矩和力偶
上面我们学习了有关力的概念、性质等，下面咱们学习下有关力两种转动效应。接下来，咱们看两种现象：1）关门
2）转方向盘
两种现象有什么不同吗？
咱们先分析下关门现象：
如课本图1-11所示，我们在如图所示的位置施加三个大小相同力，则出现的现象相同吗?如果想让门开的速度一样快，施加力的大小一样吗？
请2~3位同学开门试一试，并描述他们的感受。
收集学生有关：门速度慢、无法开门、感觉费力等有关词汇，写到黑板上。
思考：为什么会出现这些现象？
结论：门旋转的快慢和力的大小、力的位置都有关系。为了描述这种现象的不同，我们用力矩这个概念来描述。
力矩：力的大小和力臂的乘积称之为力对点之矩
力臂：点到力作用线的垂直距离
思考1）回想刚才开门的现象，那种情况力臂最大、哪种最小？分别是多少？
2）生活中我们还见到那些力矩现象？
以上现象旋转方向是否相同呢？
结论：不相同，有顺时针、逆时针之分
为了表述方向的不同，我们把力使物体绕逆时针方向旋转规定力矩为正值，反之为负值，那么通过上面我们知道力无法直接进行数学加减，那么力矩可以吗？请两位同学同时朝反方向关门，其他同学注意观察现象
根据学生描述的感受，给出结论：可以直接进行加减运算，其结果就是合力矩
上面我们谈到，关门和转方向盘不同之处，在于关门施加一个力，而转方向盘则施加两个力，那么他们效果完全一致吗？
学生略微思考，教师给出结论，他们是不一样的，我们把转方向盘这种效应叫力偶效应。接下来我们思考：生活中还有哪些和转方向盘类似的现象呢？例：拧水龙头、攻丝、拧水杯盖等。并同时，请学生感受下拧水杯盖的感受。来我们总结下力偶的概念：
对物体同时施加两个力，两个力大小相等、方向相反，且两个力在同一平面上。
力偶对物体产生的是转动效果。
思考：单纯一个力对物体产生的效应和力偶对一个物体产生的效果相同吗？
学生陷入思考时，教师适时加入演示：用一个力拉铅笔的一头，让学生观察效果
结论：力偶对物体只有转动效应，而一个力在一般情况下对物体有移动和转动两种效果，因此力偶与力对物体的作用效果不同，所以力偶没有合力，也不能用一个力来代替，更不能用
一个力来平衡。既然力既有移动效应又有转动效应，那么如果我们需要平移一个力应该注意哪些问题呢？
力的平移定理：作用于刚体上的力可以平移到刚体上任意一点，但必须附加一个力偶才能与原来的力等效。例：图1-17，同时要求学生用一根线在不同的位置向前橡皮，同时在旋转，体会力偶和力的平移。
四、约束、约束力
上面我们研究了有关力的一些基本内容，现在咱们看一下，在工程上进行受力分析时，需要具备的一些基本概念：约束、及约束力的问题。
1、思考一下这样的现象，1）空中飞行的飞机、炮弹2）放置在地面上的物体3）空调架子，如果从位移的角度他们有什么区别呢？
收集学生回答有关能自由移动类似的语言
结论：1）我们把像空中的飞机、炮弹这一类空间位移不受其他物体限制的物体称为自由体。思考：这里面重力起什么作用？这样的情形还有哪些？当人行走在地面上时，在水平方向摩擦力限制人的位移吗？（目的让学生理解对物体运动限制的含义）
2）我们把对非自由体运动起限制作用的物体称为约束，通常用力进行代替
3）作用在物体上而限制物体运动的力称为约束反力
作业：分析地面上的圆球、吊灯、来回摆动的钟摆所受的外力，分析哪些是约束反力？哪些物体时约束？并观察约束反力的方向和物体位移的方向关系？
结论：约束反力：1）在竖直方向地面限制了球的移动
2）竖直方向屋顶限制的灯向下落
3）钟摆的摆杆链接处限制了钟摆水平和竖直方向的移动约束：地面、链接处、屋顶
约束力的方向与该约束能阻碍的位移方向相反
2、下面我们分析下常见约束及约束反力
1）光滑接触面约束2）柔性约束3）光滑铰链约束4）固定端约束
问题：分析下列情形约束所限制物体哪个方向的位移？试画出约束反力，并观察他们受力特点。
1）一个光滑的球放在地面上、圆弧面上
2）用一根绳子吊起一个重物
3）用铰链连接一根可以左右旋转的杆
4）铁轨上的火车轮
5）一根插入墙里面的杆
巡回指导
结论：给出正确答案并作受力分析，并画出相应的机构简图，要求：记忆机构简图
1）光滑接触面约束：两物体相互接触，当接触面摩擦力可以忽略不计时，这一类接触叫光滑接触面约束
2）柔性约束：用柔软的绳、链条等柔性物体构成的约束称为柔性约束
3）两个带有圆孔的构件用一圆柱销钉连接起来，在摩擦不计时构成光滑铰链约束，其中向例3，这一类如果两个构件有一个固定在地面或者机架上，则这种约束称为固定铰支座；像铁轨上的火车轮，铰链约束两构件中有一个与地面或者机架的连接时可以移动的，则这类约束称为活动铰支链
4）固定端约束：一个杆件一端完全固定，既不能移动也不能转动时构成固定端约束：例如车床刀架对车刀的夹持、空调机架、卡盘等。
任务二求解平面力学
目标：1）能分析平面力系
2）理解并能利用坐标轴求解平衡力系
3）了解有关摩擦和磨损的知识
上节我们讲解有关力的基本性质、计算等相关知识，本节我们学习有关平衡状态刚体该如何求解力或力矩。接下来，咱们首先回忆一下上节我们讲解的有关力的计算法则。（1课时）绘制夹角为45°、60°、90°、120°两个大小相等的力，力的大小为80kN让学生进行练习。
好，加入我们给这些力在合力的相反方向加第三个力，物体会处于什么状态呢？
那么我们把一个物体受到多个力叫做力系，把这种这些力都在同一平面上的力系叫平面力系。
思考下，这些同一平面的力，在同一平面上会存在哪几种情况？
收集学生有关相交、平行的语言，根据情况适当引导平面汇交力系和平面任意力系的区别。结论：平面力系一般分为：平面汇交力系、平面任意力系、平面平行力系
上面的力系是属于哪一类力系呢？
好，咱们看一下上面求合力的过程，如果我们其中一个力的始点为原点，建立一个坐标系，我们知道力是矢量是有大小和方向的，那么我们从力的终点，分别向x轴、y轴引垂线，会得到相应的终点坐标，然后我们加上相应的方向，则我们把x轴线段叫做力的x投影，把y 轴上的线段叫做y方向的投影，以箭头的指向代表投影的指向，如何x、y轴正方向指向一致则为正值，否则为负值。这样呢我们就可以直接对力的投影直接进行加减计算。最后根据投影求合力。
下面给上面的几个力系建立坐标系，求出他们的合力（擦去合力添加第三力使其处于平衡状态，最后一题添加两力合力后，并添加两个大小为80kn的力偶）。
巡回指导
总结：根据计算我们知道，如果想让物体合力为0，则我们需要添加什么条件使其静止呢？结论：x轴、y轴投影和为0
那么，合力为0，是否意味着物体会处于静止状态呢？如果想让物体处于平衡状态，需要什么条件呢？
结论：物体处于静止状态条件：力系中各力在两个任选的坐标轴上投影代数和为0，力矩合力为0。
例题：如图所示：P20 1-26图，为悬臂吊车的悬臂架，水平梁AB的A端为固定铰支链，B 端由拉杆BC拉住。如重物及电动葫芦重量为G=10kn，水平梁AB自重为G1=4kN，梁的尺寸如图所示。要求计算拉杆BC的拉力及固定端A的约束反力。
上面我们在计算的时候都是忽略摩擦力的，但在实际情况中，摩擦力如果较大是无法忽略的，但是我们可以减少摩擦，接下来我们看一下有关摩擦的知识
咱们看两类现象：1）推桌子2）地面上行驶的汽车，哪个摩擦力较小呢？
结论：根据物体间运动形式，我们把摩擦分为：滚动摩擦、滑动摩擦，其中滑动摩擦力大于滚动摩擦。
请举例说明我们对摩擦力的运用和降低摩擦力？
结论：在机器中我们摩擦力会使零件之间增加阻力，从而造成零件的磨损，最终使零件损坏，那么我们一般通过添加润滑油等方式，降低摩擦。我们根据有无润滑及润滑剂的多少对摩擦进行分类。
思考一下：以上物体的接触形式会存在哪几种？
收集：1）直接接触2）充满润滑油3）有的地方有润滑油，有的没有
好，我们把第一种情况，叫干摩擦，第二种情况叫液体摩擦，第三种叫混合摩擦，还有一类，当我们添加少量的润滑油，这种情况润滑油会在两物体接触面形成一层薄膜把两物体隔开，这种中间状态即边界摩擦。我们总结下：
1）两物体直接接触时产生的摩擦称为干摩擦
2）在两物体施加润滑后，两物体表面吸附一层极薄的润滑膜，叫边界摩擦
3）在两物体施加润滑剂后，两物体的表面被一层具有一定压力的流体润滑膜完全隔开时称为液体摩擦，理论上是不会产生磨损的
4）如果兼有以上两种或两种以上的摩擦称为混合摩擦
上面咱么提到摩擦的严重最终结果会导致什么呢？
好我们给磨损下一个定义即：两物体之间的摩擦将导致机件表面材料逐渐损耗形成磨损。那么磨损会经历几个阶段呢？
由于学生这些内容接触较少，学生稍作思考，给出答案
我们把磨损分为三个阶段：1）新机器运转初期2）机器使用一段时间后，逐渐运行稳定3）机器运转时间比较长了，逐渐出现一些异样的噪音
其中第一阶段称为磨合阶段即：两物体接触面积较小，单位面积上的实际载荷较大，磨损速度快
第二阶段称为：稳定磨损阶段：机器运行平稳，摩擦条件几乎保持不变
第三阶段：剧烈磨损阶段：磨损较为严重，出现噪音和震动，最终导致零件损坏
思考下：哪个阶段可以代表机器的寿命呢？
引导学生进行把本项目内容复习一下，绘制出思维导图。作业课后习题
构件的静力分析课件
任务一画构件的受力图 分析：受力分析在初中简单的接触，但未作矢量处理，学生接受起来存在一定的困难。因此，可从生活中一些带方向的现象进行矢量分析，从而让学生接受矢量概念、及计算方法。例：思考生活中速度：既存在大小又存在方向、两人同时向前、向右拉一个小车对比向后向右拉同一辆小车。以此让学生接受力是存在方向的，思考我们应该如何表达。（2课时） 任务目标：1、理解力的基本概念和三要素及其基本性质 2、通过现象分析，能独立进行受力分析和计算 3、了解约束的概念，对生活中常见的约束现象能进行受力分析并画出受力图 生活中力可以说无处不在，比如开车时，发动机要给车一个牵引力，骑自行车时，地面给予自行车的摩擦力等。在初中我们也接触过力，那么力应该如何下定义呢？ 一、力的定义及三要素 力：物体与物体之间的相互作用。 问：对受力分析时我们应该把握哪些要素呢？ 收集学生回答的关键词：大小、方向、位置，并要求学生多举一些案例，加深对力的三要素的理解。并思考这些受力现象，引起物体哪方面的变化？最终予以总结：力的作用效果：1）力可以使运动状态发生改变2）力可以使物体发生形变 二、力的基本性质 好，让我们来进行一些简单的受力分析，比如，我们站到地面上我们受到几个力？地面受到什么样的力？ 教师绘制受力图，并按平衡力、作用力和反作用力分类，让学生观察这两组力的相同点和不同点。（目的：让学生理解二力平衡和作用力及反作用力）提取学生所说有关语言，并让学生对悬挂的吊灯、桌面的物体、拔河、两个人向外拉一根杆、两人同时向内压缩一个杆。让学生对力进行分组，并予以指导。得出二力平衡公理，及作用力和反作用力定理。 1）二力平衡：作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态 2）作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一物体 两者区别：二力平衡两力都是作用在同一物体，作用力和反作用力是作用在两个物体上 思考：当一辆汽车受平衡力物体处于什么状态？ 结论：匀速或者静止状态（目的为下面引出刚体的概念做准备） 思考：当我们用相同的力拉橡皮筋，橡皮筋发生什么变化？ 结论：引出刚体的概念，因此二力平衡强调刚体 思考：如果我们施加力的方向不在同一条直线上，物体会如何运动呢？ 例：1）我们同时向前、向右用大小相同的力去拉一辆小车 2）如果同时向后、向右呢？ 思考：我们能用一个力去代替吗？它和上述施加的两个力有什么联系？ 结论：他们应对物体产生同样的效果 在此直接给出平行四边形定理，并让学生画出相应的受力图形，同时给出几种练习题加深对平行四边形法则的理解与应用。 力平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向用这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线来表示。 该对角线所代表的力即为两个力的合力；这两个力叫做该合力的分力。
建筑结构设计中的静力学原理
建筑结构设计中的静力学原理建筑结构设计是指在建筑物的设计过程中，考虑各种力的作用下， 为了确保建筑物的稳定性、安全性和耐久性，进行合理布局、优化结构，并满足设计要求的一种技术和方法。而静力学原理则是建筑结构 设计中的重要理论基础，它研究物体在静力平衡状态下所受力的分布 情况，对于合理设计建筑结构具有重要的指导作用。 一、静力平衡和受力分析 静力学原理的核心概念是静力平衡，即物体处于静止状态时所受的 合力和合力矩均为零。在建筑结构设计中，通过受力分析可以确定各 个构件所受的力的大小和方向，进而选择合适的材料和构造形式，保 证结构的安全可靠。 构件受力分析是建筑设计的重要环节之一，主要包括受力平衡、计 算节点力和计算构件的内力等。通过合理的受力分析，可以确定板梁 柱节点的受力状态，进而确定整个建筑结构受力的合理布局，确保结 构的稳定性。 二、材料力学和截面设计 静力学原理除了研究受力平衡外，还要考虑材料力学和截面设计。 材料力学是指通过对材料进行力学性能测试和分析，确定其力学特性，如抗拉强度、抗压强度、抗弯刚度等。截面设计则是指根据受力分析 结果和材料力学性能，设计合理的构件截面形状和尺寸，以满足结构 的承载能力和刚度要求。
在建筑结构设计中，常用的结构材料包括混凝土、钢材和木材等。 在选择合适的材料时，需要综合考虑其力学特性、造价、施工工艺等 因素，并进行材料的合理搭配和优化设计。 三、结构体系和荷载计算 结构体系是指建筑物中构件的空间布局和相互连接方式。不同的结 构体系对受力特性和承载能力有着不同的影响。常见的结构体系包括 框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。在建筑结构设计中，需要根据 建筑物的具体情况选择合适的结构体系，并进行合理的设计。 荷载计算是建筑结构设计中的重要环节，它涉及到建筑物在使用过 程中所受的各种外部力。常见的荷载包括建筑物自重、使用荷载、风 荷载、地震荷载等。通过合理的荷载计算和受力分析，可以确定建筑 物各个构件的受力情况，为后续的结构设计提供依据。 四、稳定性和抗震设计 在建筑结构设计中，稳定性和抗震设计是非常重要且必不可少的考 虑因素。稳定性设计主要考虑建筑结构在使用过程中的稳定性，包括 防倒塌稳定、抗滑稳定和抗倾覆稳定等。抗震设计则是指为了在地震 发生时保证建筑物的完整性和安全性，采取一系列的抗震措施，如选 择合适的结构体系、采用抗震材料、加固节点等。 在建筑结构设计中，静力学原理提供了重要的理论指导和计算基础，为合理设计建筑结构提供了有力的支持。通过对静力学原理的研究和
第一章 静力学公理和物体受力分析
第一章静力学公理和物体受力分析 一、判别题（正确用√，错误×，填入括号内。） 1-1 二力平衡条件中的两个力作用在同一物体上；作用力和反作用力分别作用在两个物体上。（√） 1-2 三力平衡汇交定理表明：作用在物体上汇交于一点的三个力必是平衡力系。 （×） 1-3 刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。（√） 1-4 约束力的方向必与该约束所阻碍的物体位移方向相反。（√） 1-5 滚动支座的约束力必沿垂方向，且指向物体内部。（×）。 1-6 某平面力系的力多边形自行封闭，则该力系必为平衡力系。（×） 1-7 根据力线平移定理可以将一个力分解成一个力和一个力偶，反之一个力和一个力偶肯定能合成为一个力。（×） 1-8 作用于刚体上的任何三个相互平衡的力，必定在同一平面内。（√） 1-9 凡是合力都比分力要大。（×） 1-10 力是滑动矢量，可沿作用线移动。（×） 1-11 若作用在刚体上的三个力的作用线汇交于同一点，则该刚体必处于平衡状态。（×） 1-12 两个力是相等的，这两个力就等效。（×） 1-13 凡是大小相等、方向相反、作用线沿同一直线的两个力，都是二 平衡力。（×） 1-14 对任意给定的力系，都可以按照加减平衡力系原理，加上或减去 任意的平衡力系而不改变原力系的作用效果。（×） 题15图 1-15 按平行四边形法则，图示两个力的合力可以写为F R = F1+ F1而 不能写为| F R | = | F1| + | F2|。（√） 1-16 与反作用力同样是一对平衡力，因为它也满足二力平衡条件中所说的两力大小相等、方向相反、作用线沿同一直线。（×） 1-17 柔索类约束反力，其作用线沿柔索，其指向沿离开柔索方向而不能任意假定。（√） 1-18 只要是两点受力的刚体，均为二力构件。（×） 1-19 光滑固定面的约束反力，其指向沿接触点的公法线方向，指向可以任意假定。（×）
静力分析的原理及应用
静力分析的原理及应用 1. 前言 静力分析是工程力学中的重要分支，通过应用静力学原理和理论，研究物体在 静止状态下的力学行为。本文将介绍静力分析的基本原理和其应用领域。 2. 静力分析的基本原理 静力分析的基本原理在于平衡条件和力的平行四边形定律。根据这两个原理， 可以计算物体上各点的受力和力的分布情况。 2.1 平衡条件 平衡条件指的是物体在静止状态下，整体合力和合力矩均为零。通过平衡条件，可以推导出物体上各点的受力情况。 2.2 力的平行四边形定律 力的平行四边形定律指的是两个力的合力可以表示为它们的平行四边形的对角线。通过这个定律，可以将多个力的作用效果简化为一个合力的作用效果。 3. 静力分析的应用 静力分析在各个领域都有广泛的应用，下面介绍几个常见的应用领域。 3.1 建筑结构分析 静力分析在建筑结构的设计中起着重要的作用。通过静力分析，可以计算出建 筑结构各部分的受力情况，从而保证结构的稳定性和安全性。 •荷载分析：通过静力分析，可以计算荷载对建筑结构的作用效果，从而确定结构的强度和稳定性。 •梁柱分析：通过静力分析，可以计算梁柱的受力情况，确定其尺寸和材料的选取。 •地基分析：通过静力分析，可以计算地基的承载能力，从而确定建筑物的基础结构。 3.2 机械结构分析 静力分析在机械结构设计和优化中也有广泛应用。 •连杆机构分析：通过静力分析，可以计算连杆机构中各部分的受力情况，从而确定结构的可靠性和稳定性。
•齿轮传动分析：通过静力分析，可以计算齿轮传动中各部分的受力情况，确定传动装置的可靠性和传动比。 •系统优化：通过静力分析，可以确定机械系统的合理设计方案，提高其性能和效率。 3.3 工程结构分析 静力分析在工程结构设计和施工中也有重要应用。 •桥梁分析：通过静力分析，可以计算桥梁的受力情况，确定其强度和稳定性，保证桥梁的安全使用。 •隧道分析：通过静力分析，可以计算隧道结构的受力情况，保证其稳定性和耐久性。 •高层建筑施工分析：通过静力分析，可以计算高层建筑在施工过程中各部分的受力情况，保证施工的安全性。 4. 总结 静力分析是工程力学中重要的分析方法，通过平衡条件和力的平行四边形定律，可以计算物体在静止状态下的受力情况。它在建筑结构、机械结构和工程结构等领域都有广泛的应用，为工程设计和施工提供了重要的理论支持和技术支持。
第二章 杆件的静力分析 复习资料(学生)
第二章杆件的静力分析复习资料 一、力的概念 1、力是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体之间的相互机械作用。 2、力的三要素：、和。当这三个要素中任何一个改变时，力对物体的作用效应就会改变。 3、力是一个既有又有的矢量。在国际单位制中，力的单位用（牛）或（千牛）表示。 二、力的基本性质 1、作用与反作用定律 一个物体对另一个物体有一作用力时，另一物体对该物体必有一个反作用力。这两个力相等、相反、作用在上，且分别作用在上。 2、二力平衡公理 作用于某刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力、，且上。 作用于刚体上的力，可以沿其移动到该刚体上的，而它对刚体的作用效果。 3、力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，其合力也作用在该点上，合力的和由这两个力为邻边所作平行四边形的确定。 4、力的分解 1）工程中常将作用力分解为沿方向的分力和方向的分力。 2）在人拉车相同力的情况下，越小，拉车的效果越明显，是因为起到拉车的作用，起到减少车与地面正压力的作用。3）当物体沿水平方向运动时，常将力分解为沿方向和方向；当物体沿斜面运动时，常将力分解为方向和方向。三、力矩
1、力对物体的作用效应，除 外，还有 。 2、在力学上用F 与d 的乘积及其转向来度量力F 使物体绕O 点转动的效应，称为力F 对O 点之矩，简称 ，以符号M0（F ）表示。O 为力矩中心，简称 ；O 点到力F 作用线的垂直距离d 称为 。 Fd F o ±=)(M 3、正负号表示两种不同的转向，规定使物体产生 旋转的力矩为正值；反之为负值。 4、力矩的单位是 （牛·米）或 （千牛·米） 5、提高转动效应的方法：一方面可以 ，更有效的办法是 。 6、力矩原理的应用： 、 、 等 四、力偶 1、力学中，把作用在同一物体上 、 、 的一对平行力称为力偶，记作（F 1，F 2），力偶中两个力的作用线间的距离d 称为 ，两个力所在的平面称为力偶的作用面。 2、力偶的应用实例：司机双手转动 、 、 、麻花钻两 、用两个手指拧动水龙头、开门锁等。 3、力偶中的两个力 二力平衡条件，不能平衡也不能对物体产生 ，只能对物体产生转动效应。 4、力偶对物体的转动效应，随 或 而增强。用二者的乘积Fd 并加以适当的正负号所得的物理量来度量力偶对物体的转动效应，称之为力偶矩，记作m （F 1，F 2）或M ，即 Fd )，F M(F 21 ±= 5、使物体产生 旋转的力偶矩为正值；反之为负值。 6、力偶矩的单位与力矩 五、力的平移定理 1、作用于刚体上的力，可以平移到刚体上 ，但必须附加 才能与原来的力等效，附加力偶的力偶矩等于原来的力对新作用点的力矩。 六、约束、约束反力
钢结构设计中的静力分析
钢结构设计中的静力分析 在钢结构设计中，静力分析是一个至关重要的环节。静力分析是指通过各种计算方法，对构件及结构作用力进行分析和研究的过程。静力分析是结构设计的前提，也是保证结构安全的重要手段。 静力分析的目的是确定结构内部的各个构件的受力状态，以及各个构件之间的相互作用关系。静力分析的主要内容包括应力、变形、位移、刚度等参数的计算和分析。首先要确定结构的受力方式，其次是确定结构内部各个构件的受力状态。通过分析各个构件受力特点，可以确定每个构件的设计参数，比如截面型号、尺寸等。 静力分析除了确定结构的设计参数之外，还可以对结构的安全性进行评估。通过分析结构的受力状态，可以确定构件的应力和变形情况，并对构件进行强度验证。在确认结构的安全性之后，还可以对结构进行优化，并减少材料的使用，从而达到节约成本的目的。 在进行静力分析时，需要掌握一定的计算方法和软件工具。常用的计算方法有单元法、杆件法等。单元法是指将结构分成若干
个单元，在每个单元内计算应力和应变。而杆件法则是将结构分 成若干个杆件，在每个杆件内计算受力和变形。随着计算机技术 的不断进步，有很多专业的钢结构静力分析软件问世，如ANSYS、ABAQUS、SAP2000等，这些软件可以提高准确性和工作效率， 使得钢结构静力分析更加简便。 钢结构静力分析需要注意的问题很多。首先要明确结构的受力 方式，通过应用力学知识计算满足结构稳定性和安全性的最小斜 率系数。其次，要正确选择计算参数，如刚度系数、材料参数、 注意计算过程中的各种限制和约束条件，以尽可能完整地反映结 构受力状态。另外，还要关注结构的各种实际情况，如不均匀受力、变形、缺陷等，以尽可能真实地反映结构的受力状态。 总之，静力分析是钢结构设计的重要环节。静力分析的主要目 的是为了求解结构受力特点，确定设计参数，评估结构的安全性，并进行优化设计。在进行钢结构静力分析时，要注意应用力学知识，选择合适的计算方法和软件工具，并关注结构的各种实际情况。通过正确的静力分析过程，可以保证结构的安全性，减少材 料的使用，并达到节约成本的目的。
静力分析的原理及应用实例
静力分析的原理及应用实例 前言 静力分析是一种常见的工程分析方法，用于分析和评估结构和材料在静态负荷 下的行为和性能。本文将介绍静力分析的原理，并提供一些应用实例，以帮助读者更好地理解和应用这一方法。 静力分析的原理 静力分析是基于静力学原理进行的。静力学是传统力学的一个分支，研究物体 在平衡状态下受力和力的平衡关系。静力学的基本原理包括： 1.牛顿第一定律：物体在静止状态或匀速直线运动状态中，其所受合力 为零。 2.牛顿第二定律：物体所受的合力等于质量乘以加速度。 3.牛顿第三定律：任何两个物体之间都存在相互作用力，且大小相等、 方向相反。 在静力分析中，这些原理被用于推导和解决各种力学问题，如平衡问题、应力 和应变分析等。通过静力分析，可以确定结构或材料在静态负荷下的力学性能，以指导设计和优化。 静力分析的应用实例 下面将介绍几个静力分析的应用实例，以展示它在不同领域的实际应用。 实例一：桥梁结构的静力分析 假设我们要设计一座大型桥梁，需要对其结构进行静力分析。首先，我们需要 收集桥梁的设计参数，如长度、宽度、高度等。然后，根据桥梁的荷载情况，确定各个节点和部件的受力情况。通过应用静力学原理，我们可以计算出桥梁的支撑力、弯矩、剪力等重要参数。这些参数将被用于评估桥梁的结构安全性和稳定性，并指导后续的设计和施工过程。 实例二：建筑物的静力分析 在建筑领域，静力分析也被广泛应用于建筑物的结构设计和评估。通过静力分析，可以确定建筑物的柱、梁、墙等结构元素的受力情况，以及整个建筑物的稳定性和安全性。例如，在高层建筑设计中，静力分析可以帮助工程师确定建筑物的抗震能力和抗风能力，以确保建筑物在自然灾害和恶劣天气条件下的安全运行。
3静定结构的受力分析-梁结构力学
3静定结构的受力分析-梁结构力学 1 结构力学多媒体课件 ◆几何特性：无多余约束的几何不变体系 ◆静力特征：仅由静力平衡条件可求全部反力和内力 ◆常见静定结构：梁、刚架、三铰拱、桁架和组合结构。 ◆静定结构受力分析的内容：反力和内力的计算，内力图的绘制和受力性能分析。 ◆静定结构受力分析的基本方法：选取脱离体，建立平衡方程。 ◆注意静力分析（拆）与构造分析（搭）的联系 ◆学习中应注意的问题：多思考,勤动手。本章是后面 学习的基础，十分重要,要熟练掌握！ 容易产生的错误认识： “静定结构内力分析无非就是选取隔离体，建立平衡方程，以前早就学过了，没有新东西” 一、反力的计算 4kN 1kN/m D C B A 2m 2m 4m C B A 20kN/m 4m 4m 2m 6m
D C B A （1）上部结构与基础的联系为3个时， 对整体利用3个平衡方程，就可求得反力。 （2）上部结构与基础的联系多于三个时，不仅要对整体建立平衡方程，而且必须把结构打开，取隔离体补充方程。 1、内力分量及正负规定 轴力F N ：截面上应力沿杆轴法线方向的合力。 以拉力为正，压力为负。 剪力F Q ：截面上应力沿杆轴切线方向的合力。以绕隔离体顺时针转为正,反之为负。 弯矩M ：截面应力对截面中性轴的力矩。 不规定正负，但弯矩图画在受拉侧。在水平杆中，当弯矩使杆件下部纤维受拉时为正。 A 端 B 端 杆端内力 F Q AB F N AB M AB 正 F N BA F Q BA M BA 正 2、内力的计算方法 K 截面法：截开、代替、平衡。 内力的直接算式(截面内力代数和法) =截面一边所有外力沿截面法线方向投影的代数和。 轴力F N 外力背离截面投影取正，反之取负。
构件的静力分析(题+案)
例1.1 重W的均质圆球O，由杆AB、绳索BC与墙壁来支持，如图l.11a所示。各处摩擦与杆重不计，试分别画出球O和杆AB的受力图。 解 (1)以球为研究对象 1)解除杆和墙的约束，画出其分离体图； 2)画出主动力：球受重力W； 3)画出全部约束反力：杆对球的约束反力N D和墙对球的约束反力N E(D、E两处均为光滑面约束)。球O的受力图如图1.11b所示。 (2)以AB杆为研究对象 1)解除绳子BC、球O和固定铰支座A的约束，画出其分离体图。 2)A处为固定铰支座约束，画上约束反力X A、Y A； 3)B处受绳索约束，画上拉力T B； 4)D处为光滑面约束，画上法向反力N D′，它与N D是作用与反作用的关系。AB杆的受力图如图1.11c所示。 例1.2图1.12a所示的结构，由杆AC、CD与滑轮B铰接组成。物重w、用绳子挂在滑轮上。杆、滑轮及绳子的自重不计，并忽略各处的摩擦，试分别画出滑轮B、重物、杆AC、CD及整体的受力图。 解 (1)以滑轮及绳索为研究对象。解除B、E、H三处约束，画出其分离体图。在B处为光滑铰链约束，画出销钉对轮孔的约束反力X B、Y B。在E、H处有绳索的拉力T E、T H。其受力图如图1.12b所示。 (2)以重物为研究对象。解除H处约束，画出其分离体图。画出主动力重力w。在H处有绳索的拉力T H＇，它与T H是作用与反作用的关系。其受力图如图1.12c所示。 (3)以二力杆CD为研究对象(在系统问题中，先找出二力杆将有助于确定某些未知力的方向)。画出其分离体图。由于CD杆受拉(当受力指向不明时，一律设在受拉方向)，在C、D处画上拉力S C与S D，且S C=-S D。其受力图如图1.12d所示。
工程力学第1章——静力学基础
第1章静力学基础 静力学是研究物体在力系作用下的平衡规律的科学，重点解决刚体在满足平衡条件的基础上如何求解未知力的问题。静力学理论是从生产实践中发展起来的，是机械零件或机构承载计算的基础，在工程技术中有着广泛的应用。 本章重点研究物体的受力分析，即分析某个物体共受几个力，以及每个力的大小、方向和作用线位置。为了正确分析物体的受力情况，本章先介绍静力学的一些基本概念和公理，然后介绍工程中常见的几种典型约束及其约束力，最后重点讲解物体受力分析和画受力图的方法。 1.1 静力学的基本概念 1.1.1 刚体的概念 所谓刚体是指在力的作用下不发生变形的物体，也就是刚体受力作用时，其内部任意两点间的距离永远保持不变。这是一个理想化的力学模型。实际物体在力的作用下，都会产生程度不同的变形。但在一般情况下，工程上的结构构件和机械零件的变形都是很微小的，这种微小的变形对构件的受力平衡影响甚微，可以略去不计，所以可以将结构构件和机械零件抽象为刚体。这种抽象会使我们所研究的问题大大简化。但是不应该把刚体的概念绝对化。通常在静力学中我们研究的是平衡问题，将受力的物体假想为刚体，但在研究力所产生的变形效果时，不得将物体视为刚体。例如，在研究一根横梁的平衡问题时，我们可以把横梁看作刚体，可是在研究横梁的变形情况时，必须把它看作变形体。 在静力学中所研究的物体只限于刚体，故又称刚体静力学。由若干个刚体组成的系统称为物体系统，简称物系。 1.1.2 力的概念 力是物体间相互的机械作用。它具有两种效应：一是使物体的运动状态发生改变，例如地球对月球的引力不断地改变月球的运动方向而使之绕地球运转；二是使物体产生变形，例如作用在弹簧上的拉力使弹簧伸长。前者称为力的外效应，后者称为力的内效应。一般来说，这两种效应是同时存在的。但是，为了使问题的研究简化，通常将外效应和内效应分开来研究。静力学部分主要研究物体的外效应。 力的作用效果取决于力的三要素： (1)力的大小；（2）力的方向；（3）力的作用点。 需要指出的是，力的作用点是力的作用位置的抽象，实际上力的作用位置一般来说并不是一个点，而是分布地作用于物体的一定面积上。当作用面积很小时，可将其抽象为一个点，将作用于物体上某个点上的力称为集中力，通过力的作用点代表力的方位的
建筑力学讲稿(上)(第一章 静力分析的基本概念与方法
第一篇工程静力分析 第一章静力分析的基本概念与方法 §1.1 基本概念 1.1.1力的概念 力是一个抽象的概念。它是物体间的相互机械作用。 1、力的作用效应 1）外效应：使物体的机械运动运动状态发生变化。（理论力学研究部分） 2）内效应：使物体的形状或几何尺寸发生改变。（材料力学研究部分） 2、力的三要素：大小、方向、作用点 1）力的大小反映了物体间相互作用的强弱程度。法定单位：N或KN 2）力的方向指的是静止质点在该力作用下开始运动的方向。 作用线：沿运动方向画出的直线。 力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向。 3）力的作用点是物体相互作用位置的抽象化。 集中力：接触面积很小，抽象为一个点。 分布力：接触面积较大。（载荷集度：单位长度的力q：N/m） 3、力是矢量，可以用矢量F表示。 矢量F的模表示力的大小，矢量F的作用线方位加上箭头表示力的方向，矢量F的始端（或末端）表示力的作用点。 1.1.2 力系的概念 力系：两个或两个以上的力组成的系统。记作（F1,F2,F3…,F n） 等效力系：作用于同一刚体而效应相同的力系。 平衡力系（零力系）：作用于刚体并使之保持平衡的力系。 合力与分力：某一力与一个力系等效，则称此力为该力系的合力。次力系中的各个力称为次合力的分力。 合成：用一合力代替力系的过程（如该力系存在合力）。
分解：将合力替换为几个分力的过程。 1.1.3静力学公理 公理1力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。或者说，合力矢等于这两个力矢的几何和，即 R = F1 + F2 亦可另作一力三角形，求这两个力合力的大小和方向（即合力矢） 公理2 二力平衡条件 作用在刚体上的两个力（如F1和F2）,使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反。且作用在同一直线上。 公理3 加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。 推理1 力的可传性原理 作用于刚体上的某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。证明（略） 推理2 三力平衡汇交定理 同一平面内作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必通过汇交点。证明（略） 逆定理不一定成立 公理4 作用和反作用定律 作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。 注意与二力平衡条件的区别 1.1.4 平衡的概念 平衡是指物体（刚体）相对于惯性参考系静止或匀速直线平移。 平衡是物体的一种特殊运动状态。 平衡力系：使刚体保持平衡的力系。 平衡条件：作用在刚体上的力系能够使刚体保持平衡所满足的条件。
工程力学电子教案-构件的静力分析
构件的静力分析 任务一刚体的受力分析 〖任务描述〗 如图1-1所示，多跨梁ABC 由ADB和BC两个简单的梁组合而成，受集中力F及均布载荷q作用，试画出整体及梁ADB和BC段的受力图。 图1-1多跨梁受力分析 〖任务分析〗 了解静力学基本概念及常见的约束，分析物系内每个物体的受力情况。 〖知识准备〗 本任务重点研究处于静止或匀速直线运动状态的刚体和刚体系统所受外力的平衡规律。为了正确分析物体的受力情况，先介绍静力学的一些基本概念和公理，然后介绍工程中常见的几种典型约束及其约束力，最后重点讲解刚体受力分析和画受力图的方法。 一、静力学的基本概念 1.刚体 物体在力的作用下，内部任意两点之间的距离都保持不变，即不发生变形，这样的物体称为刚体。刚体是一个理想化的力学模型，不应该把概念绝对化。 2.质点 静力学中根据问题的不同，除了将实际物体抽象为刚体外，还可以将物体抽象为另外一种理想模型，即质点。质点是指只有质量而不存在体积与形状的点。 3.力 力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态发生变化，或者使物体产生变形。前者称为力的外效应，后者称为力的内效应。静力学主要研究物体的外效应。 力的作用效果取决于力的三要素，即力的大小、力的方向和力的作用点。 物体间相互机械作用的强度通过力的大小度量，在国际单位制（SI）中，力的单位是牛顿或千牛顿，其代号为N或 kN。 力是矢量，在几何上可以用一个矢量图形表示一个力，矢量的长度表示力的大小，矢量的起点或终点表示力的作用点，矢量的箭头表示力的方向。 4.力系 力系是指作用于物体上的多个力。力系中力的作用形式是千变万化的，可能是两个力，也可能是多个力，力的作用线可能在同一平面内，也可能在三维空间内。所有力的作用线在同一平面内的力系称为平面力系。所有力的作用线不在同一平面内的力系称为空间力系。若两个力或力系分别作用在同一个物体上，其效应完全相同，则称这两个力或力系为等效力或等效力系。如果一个力与一个力系等效，则称此力为该力系的合力，该力系中各力称为其合力的分力或分量，求合力的过程称为力系的合成。 5.平衡 平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或匀速直线运动的状态。在一般的工程技术问题中，通常取地球作为惯性参考系。使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系。 二、静力学公理 1.二力平衡公理明确任务。 明确课题任务重点。 介绍了静力学涉及的基本概念。
4.4 平面机构的动态静力分析
4.4平面机构的动态静力分析 平面机构的动态静力分析是指计入构件的重力、惯性力以及惯性力矩时，假定机械的主动件作匀速运动，分析作用在机构上的外力之间的关系以及运动副之间的相互作用力。对平面机构作动态静力分析可以采用图解方法，也可以采用解析方法。 4.4.1平面机构动态静力分析的图解法 下面以图4.11(a)所示的曲柄摇杆机构为例，介绍机构动态静力分析的图解方法，设摇杆3上的外力矩Mr3已知。 首先，作曲柄摇杆机构的速度与加速度分析，速度图如图4.11(b)所示、加速度图如图4.11(c)所示。由此得连杆2的角加速度α2、连杆2上E2点的加速度a E2以及摇杆3的角加速度α3。 其次，确定连杆2上E点的惯性力F I2＝m2a E与方位角β2、连杆2的惯性力矩M I2＝J E a2与方向，画出连杆2的重力G2＝m2g，确定摇杆3的惯性力矩M I3＝J Dα3与方向。 由于摇杆3上作用有已知的外力矩M r3，所以，先进行摇杆3的受力分析，如图4.11(d)所示，摇杆3上有F23t、F23r、F43t、F43r四个未知数。 为此，首先对连杆2关于C点取力矩平衡方程(图4.11(e))得 J Eα2＋m2gb2cosθ＋m2a E b2cosβ2－m2a E b2 sinβ2－F12t b＝０(4.45)
由式(4.45)得曲柄1 对连杆2的作用力F12t为 F12t＝J Eα2＋m2gb2cosθ＋m2a E b2 cosβ2－m2a E b2 sinβ2/ b 曲柄1上的平衡力矩Mb1由曲柄1关于A点的力矩平衡方程求出。 M9－F21r cosθ a sinφ＋F21r sinθ a cosφ－F21t cos(θ＋3π/4)a sinφ－F21t sin(θ＋3π/4) a cosφ＝0 (4.50) 4.4.2平面机构动态静力分析的解析法 1)曲柄摇杆机构的动态静力分析 在图4.12(a)所示的曲柄摇杆机构中，已知工作阻力矩M r3、机构的尺寸、构件的质量与转动惯量。 (1)机构的运动分析 机构的运动分析见教材。 (2) 机构的受力分析 在图4.12(a)中，首先计算连杆2与摇杆3的惯性力与惯性力矩，再对构件列力与力矩的平衡方程，从而获得机构的受力分析。
第一章：静力学公理和物体的受力分析
静力学公理和物体的受力分析 一、要求 1、深入地理解力、刚体、平衡和约束等重要概念。 2、静力学公理（或力的基本性质）是静力学的理论基础，要求深入理解。 3、明确光滑接触而约束、柔性约束、光滑狡链约束的特征。 4、能正确地对单个物体打物体系进行受力分析。 二. 重点、难点 盧点: 1、力、刚体、平衡和约朿等概念。 柔性约束、光滑接触而、光滑绞链约束的特征及约束反力的画法。 难点: 1、约束的概念，光滑狡链约束的特征。 2、物体系的受力分析。 三、学习指导 关于本章的概念:本章的概念较多，对这些概念的泄义要明确，并深刻理解其意义。现将 本章讲述的概念整理如下： 属于力的：力系，等效力系，合力，平衡力系，主动力，约束反力,作用力，反作用力,内力, 属于物体的:变形体，弹性体，刚体，自由体，非自由体。 属于数学的：代数量，矢量(向量)，单位矢量，泄位矢量，滑动矢量。 静力学公理是最普遍、最基本的客观规律，是静力学的基础。要深入理解这五条公理与 两条推理,要 2、 静力学公理。 3、 4、 单个物体及物体系的受力分析。
注意在什么条件下，变形体可以抽象为刚体,刚体的平衡条件对于变形体有无意义。 力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变-对于力的概念应注意以下两点： (I)分淸施力物体和受力物体(2) 一；^要先取分离体，再画受力图。现分述如下: 施力物体和受力物体 每一个力都是两个物体间柑互的机械作用。英中,一个是施加力的物体•称为施力体;列一个是接受力的物体，称为受力体。受力体是研究对象。分析受力体受力时，要明确指岀毎一个力的施力体•要找出与受力体接触(包括约束)和有场(引力)作用的那些施力体;同时,将这些作用以力表示0 一定要先取分离体■再画受力图 取分离体实质上是眾露或显示物体之间相互作用的一种方法,只有把施力体和受力体分离开来，才能将他们之间的机械作用以力代替。另外，工程上所要分析的结构或机构往往很复杂, 如果不取分离体来画受力图，对初学者，往往分不淸施力体和受力体，分不淸内力和外力，容易出错。因此，根据题目的要求，选定某个或某些刚体作为研究对象后.一定要画出分离体，在分离体上画出受力图.对此不应怕麻烦0 2 .约束与约束反力 关于约朿反力，要弄淸楚: (1)约束反力的方向怎样确宦？ (2)约束反力的大小怎样确世? 前一个问题一般在画受力图时解决;后一个问题则是在画好受力图后才能解决。在静力学问题中，约束反力的大小要由平衡条件确崔，而约束反力的方向一般由约束的结构形式确总。“约束反力的方向必•与该约束所能够阻碍的运动方向相反"。下而依据这个准则，对几种基本类型的约束作进一步的讨论： 具有光滑接触表面的约束 除教材所举的几例外，再讨论几种情况。 (1)物体的尖端与光滑而接触，如图1・1(C所示，其约束反力沿约束表面的法线方向。
第二章 构件的静力分析
第二章构件的静力分析 一、填空题 1、作物体的受力图时，应按照来确定约束反力，力在受力图上不应画出 2、力偶对物体的转动效应取决于、和力偶的转向。 3、力的三要素是、、。 4、平面汇交力系平衡的充分必要条件是 _______________________。 5、力作用在物体将产生两种效果、。 6、合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影 的。 7、固定端约束不但限制物体在处沿任何方向的移动，而且限制物体在约束处的。 8、力偶对物体只有效应，而没有效应。 9．若平面力系平衡各力的汇交于一点，则该力系称为平面汇交力系。 10．作用在刚体某点的力F平行移到距离为d的刚体另一点，须附加一力偶，力偶矩M等于，平移后力系对刚体的作用效果不变。 11、平面任意力系平衡方程，⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ = = = B A m m X ∑ ∑ ∑ 的附加条件是 __________________
而⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ = = = C B A m m m ∑ ∑ ∑ 的附加条件是_____________________。 12、柔性约束对物体只有沿_________的___________力。 13、铰链约束分为_________和_________。 14、力偶是指___________________________________。 15、作用于刚体上的力，均可_________到刚体上任一点，但必须同 时________一个________。 16、光滑面约束力必过_________沿_________并指向______________的物体。 17、活动铰链的约束反力必通过___________并与___________相垂直。 18、平面力偶系的特点为________________________________。 19、力偶对物体的转动效应取决于_____________、______________、_____________三要素。 20、任意力系平衡的充分必要条件是______________________________。 21、光滑面约束的约束力方向沿接触面在接触点处的_______,指向被 约束物体。 22.平面汇交力系如题12图所示，已知F1=10kN,F2=10kN，则该力系 的合力大小为_______。
项目一 构件的静力分析
项目一构件的静力分析 任务一画构件受力图 【学习目标】 1. 理解力的概念与基本性质 2. 会计算力矩、力偶 3. 了解约束的概念，会分析约束反力，能作杆件的受力图 【重点、考点】 1. 力矩和力偶的计算 2. 构件的受力分析方法 一、选择题 1．以下不属于力偶特性的是（）。 A．大小相等 B．方向相同 C．作用线平行 D．方向相反 2. 刚体受三力作用而处于平衡状态，则此三力的作用线（）。 A. 必汇交于一点 B. 必互相平行 C. 必皆为零 D. 必位于同一平面内 3. 某学生体重为G，双手抓住单杠吊于空中。最感到费力的是( )，最感到省力的是( )。 A. 两臂垂直向下与身体平行 B. 两臂张开成120°角 C. 两臂张开成30°角 4. 下列选项中，属于力矩作用的是（）。 A. 用卡盘扳手上紧工件 B. 拧水龙头 C. 用起子扭螺钉 D. 用扳手拧螺母 5. 作用在同一物体上的两个力，若其大小相等，方向相反，则它们（）。 A. 只能是一对平衡力 B. 只能是一个力偶 C. 可能是一对平衡力或一个力偶 D. 可能是一对作用力和反作用力 6. 作用在刚体上的平衡力系，如果作用在变形体上，则变形体（）。 A. 一定平衡 B. 一定不平衡 C. 不一定平衡 D.无法确定 7. 如图所示功螺纹，如在扳手B点作用一个力F，将力F平移到C点，可与（）等效。 A. 一个力 B. 一个力偶矩 C. 一个力和力偶矩 D. 两个大小相等方向相反的平衡力 8. 以下不属于力偶特性的是（）. A．大小相等 B．方向相同 C．作用线平行 D．方向相反 9. 刚体受三力作用而处于平衡状态，则此三力的作用线（）。 A. 必汇交于一点 B. 必互相平行 C. 必皆为零 D. 必位于同一平面内 10. 力偶对物体产生的运动效应为( )。 A. 只能使物体转动 B. 既能使物体转动．又能使物体移动 C. 只能使物体移动 D. 它与力对物体产生的运动效应有时相同，有时不同 11. 分析图中画出的5个共面力偶，与图(a)所示的力偶等效的力偶是( )。 A. 图(b) B. 图(c) C. 图(d) D. 图(e)
静力分析的基本概念与方法
第一章静力分析的基本概念与方法 【基本概念】力的概念，刚体、变形体、平衡的概念，约束的概念。 【基本内容】力的运动效应与变形效应，加减平衡力系原理及应用，力的可传性及其限制，二力构件与二力平衡条件及其应用，几种典型约束及相应的约束力，取隔离体作受力图，约束力的分析与计算。 重点掌握静力分析的基本方法，以及正确取隔离体作受力图。 【课程精讲】一、关于力、力的平衡以及约束的概念和定义力——物体间的相互机械作用。 力的两种效应——是使物体的运动状态或速度发生变化；二是使物体发生变形。前者称为运动效应；后者称为变形效应。对于刚体只产生运动效应；对于变形体则既可能产生运动效应又可能产生变形效应。 力的可传性——只要保持力的大小和方向不变，则力的作用点可以沿着力的作用线移动，而不改变力对物体的运动效应。力的可传性只对运动效应而言，即只有当物体或物体的一部分被抽象为刚体时，才是正确的。当研究力对物体的变形效应时，力的可传性便不再成立。 平衡——物体对于参考系保持静止或作等速直线运动。 二力平衡条件——作用在刚体上的两个力，其平衡条件是：两个力大小相等、方向相反并沿同一直线作用。在两个力作用下处于平衡状态的构件称为“二力构件”。不平行三力的平衡条件——作用在刚体上同一平面内三个互不平行力平衡的必要与充分条件是：三力作用线汇交于一点，且力三角形封闭。 加减平衡力系原理——在作用于刚体上的任意力系上，加上或减去任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的运动效应。加减平衡力系所得到的力系与原力系互为等效力系。等效力系和加减平衡力系原理对于变形效应是不成立的。 约束——对构件运动形成限制的物体称为构件的约束。不同的约束，在构件上产生不同的约束力。 柔性约束——绳索、皮带、链条等构成的约束。柔性约束只产生沿着绳索、皮带、链条方向受拉的约束力。 无摩擦刚性约束——约束物与被约束的构件均为刚性，而且二者接触面的摩擦忽略不计，故又称为光滑面刚性约束。这类约束有以下几种： 光滑平面或曲面约束：约束力沿着两接触面共法线方向。圆柱铰链约束：这种约束只提供一个方向不确定的约束力，这约束力也可以分解为互相垂直的两个分力。固定铰支座、中间铰都属于这种约束。 辊轴约束——又称辊轴支座。其约束力方向垂直于辊子的支承面。 球铰链约束——又称球铰。提供一个作用线通过球心但方向不定的约束力。这约束力也可分为三个互相垂直的分力。 轴承约束——向心轴承的约束力与圆柱铰链的约束力相似，即约束力通过轴心方向不定，它也可发分解为两个互相垂直的分力。向心推力轴承由于限制了轴的轴线方向运动，因而与向心轴承相比，多了一个轴向约束力。 二、受力分析的基本方法 受力分析的任务——受力分析主要解决下列问题：确定物体上受有哪些力以及这些力的作用位置，并尽可能确定这些力的作用线和方 向。
静力学
第一章构件静力分析基础 1.1 静力分析的基本概念 1.1.1 力的概念 1. 定义力是物体间的相互机械作用。这种机械作用使物体的运动状态或形状尺寸发生改变。 力使物体的运动状态发生改变称为力的外效应； 力使物体形状尺寸发生改变称为力的内效应。 2. 力的三要素及表示方法 物体间机械作用的形式是多种多样的，如重力、压力、摩擦力等。 力对物体的效应（外效应和内效应）取决于力的大小、方向和作用点，这三者被称为力的三要素。 力是一个既有大小又有方向的物理量，称为力矢量。 用一条有向线段表示，线段的长度（按一定比例尺）表示力的大小；线段的方位和箭头表示力的方向； 线段的起始点（或终点）表示力的作用点，如图所示。力的国际单位为[牛顿]（N）。 3.力系与等效力系 若干个力组成的系统称为力系。 如果一个力系与另一个力系对物体的作用效应相同，则这两个力系互称为等效力系。
若一个力与一个力系等效，则称这个力为该力系的合力，而该力系中的各力称为这个力的分力。 已知分力求其合力的过程称为力的合成，已知合力求其分力的过程称为力的分解。 4.平衡与平衡力系 平衡是指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动的状态。 若一力系使物体处于平衡状态，则该力系称为平衡力系。 1.1.2 刚体的概念 所谓刚体，是指在外力作用下，大小和形状保持不变的物体。 这是一个理想化的力学模型，事实上是不存在的。 实际物体在力的作用下，都会产生程度不同的变形。 但微小变形对所研究物体的平衡问题不起主要作用，可以忽略不计，这样可以使问题的研究大为简化。 静力学中研究的物体均可视为刚体。 1.2 静力学公理 公理1 二力平衡公理 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。 对于变形体而言，二力平衡公理只是必要条件，但不是充分条件。 例如在绳索两端施加一对等值、反向、共线的拉力时可以平衡，但受到一对等值、反向、共线的压力时就不能平衡了。 公理2 加减平衡力系公理 在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 推论1 力的可传性原理 作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用效应。