工程力学基本概念与受力图.pdf
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静力学主要研究：
静力学主要研究：
力系的简化和力系的简化和力系的平衡条件及其应用。
力系的平衡条件及其应用。
静力学：
静力学：
研究物体在力系作用研究物体在力系作用下平衡规律的科学。
下平衡规律的科学。
第一篇第一篇11静力学的基本概念静力学的基本概念12静力学公理静力学公理13约束与约束反力约束与约束反力14物体的受力分析与受力图物体的受力分析与受力图第一章第一章静力学公理与物体的受力分析静力学公理与物体的受力分析第一篇第一篇第一章第一章静力学基本公理和物体的受力分析静力学基本公理和物体的受力分析11-11静力学基本概念静力学基本概念11-11静力学基本概念静力学基本概念一、力一、力11定义定义：
物体间的相互机械作用物体间的相互机械作用。
2.2.力的效应：
力的效应：
运动效应运动效应（外效应外效应）。
变形效应变形效应（内效应内效应）。
3.3.力的三要素：
力的三要素：
大小，方向，作用点大小，方向，作用点物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。
线运动的状态。
二二.刚体刚体在力的作用下，大小和形状都不变的物体。
在力的作用下，大小和形状都不变的物体。
三三.平衡平衡AF11-11静力学基本概念静力学基本概念第一章第一章静力学基本公理和物体的受力分析静力学基本公理和物体的受力分析11-22静力学基本公理静力学基本公理11-22静力学基本公理静力学基本公理公理公理：
无须证明而公认的结论。
无须证明而公认的结论。
公理公理11二力平衡公理二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的充要条件是：
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的充要条件是：
等值、反向、共线。
等值、反向、共线。
二力构件二力构件：
只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件：
只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件对变形体而言，上述条件对变形体而言，上述条件只是必要条件只是必要条件二力杆二力杆11-22静力学基本公理静力学基本公理说明说明：
变形体（绳子）变形体（绳子）F1F2加上或减去一个平衡力系，不改变原力系对刚体加上或减去一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用。
的作用。
推论推论11：
力的可传性。
：
力的可传性。
对于刚体，力的三要素为：
对于刚体，力的三要素为：
大小，方向，作用线大小，方向，作用线公理公理22加减平衡力系原理加减平衡力系原理11-22静力学基本公理静力学基本公理ABC刚体受三力作用而刚体受三力作用而平衡平衡，若其中两力汇交，若其中两力汇交于一点，则另一力必通过汇交点，且三力共于一点，则另一力必通过汇交点，且三力共面。
面。
推论推论22：
三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理11-22静力学基本公理静力学基本公理F1F2F1F2F3ABCF3公理公理33刚化原理刚化原理变形体平衡，刚化后仍平衡。
变形体平衡，刚化后仍平衡。
11-22静力学基本公理静力学基本公理11-33约束与约束反力约束与约束反力第一章第一章静力学基本公理和物体的受力分析静力学基本公理和物体的受力分析11-33约束与约束反力约束与约束反力一、概念一、概念约束：
约束：
限制非自由体某些位移的限制非自由体某些位移的周围物体周围物体称称为约束。
为约束。
约束力：
约束力：
11-33约束与约束反力约束与约束反力约束对被约束物体的作用约束对被约束物体的作用叫约束力。
叫约束力。
大小未知；大小未知；方向与欲运动方向相反；方向与欲运动方向相反；作用在接触点。
作用在接触点。
约束力特点：
约束力特点：
11-33约束与约束反力约束与约束反力二、常见约束的类型及约束力的确定二、常见约束的类型及约束力的确定1.1.柔索类约束柔索类约束如：
绳索、如：
绳索、链条、链条、胶带等。
胶带等。
永为永为拉力拉力!
PPFTFT1FT1FT2FT211-33约束与约束反力约束与约束反力柔索类约束柔索类约束柔索类约束柔索类约束11-33约束与约束反力约束与约束反力11-33约束与约束反力约束与约束反力2.2.光滑面约束光滑面约束约束反力作用在接触点处，约束反力作用在接触点处，方向沿方向沿公法线公法线，永为，永为压力压力!
光滑面约束光滑面约束PFN11-33约束与约束反力约束与约束反力PFNFNAFNB光滑面约束光滑面约束11-33约束与约束反力约束与约束反力光滑面约束光滑面约束11-33约束与约束反力约束与约束反力11-33约束与约束反力约束与约束反力3.3.光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链类类约束约束
（1）
（1）中间铰中间铰AAFxFyA11-33约束与约束反力约束与约束反力光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束铰链约束实例铰链约束实例11-33约束与约束反力约束与约束反力11-33约束与约束反力约束与约束反力（22）固定铰链支座）固定铰链支座11-33约束与约束反力约束与约束反力固定铰链支座固定铰链支座FAyFAx（33）活动铰链支座）活动铰链支座11-33约束与约束反力约束与约束反力活动铰链支座活动铰链支座11-33约束与约束反力约束与约束反力FA固定铰链与可动铰链都有的桥梁固定铰链与可动铰链都有的桥梁11-33约束与约束反力约束与约束反力三种铰链都有的桁架结构三种铰链都有的桁架结构中间铰和固定铰链支座中间铰和固定铰链支座11-33约束与约束反力约束与约束反力铰链约束实例铰链约束实例11-33约束与约束反力约束与约束反力（4）碟形铰链碟形铰链（合页合页）（5）径向轴承和止推轴承径向轴承和止推轴承4滑槽约束滑槽约束11-33约束与约束反力约束与约束反力FN5二力杆约束二力杆约束FA11-33约束与约束反力约束与约束反力11-44物体的受力分析物体的受力分析和受力图和受力图第一章第一章静力学基本公理和物体的受力分析静力学基本公理和物体的受力分析一、受力分析一、受力分析11、分析物体受了那些力的过程称为、分析物体受了那些力的过程称为受力分析受力分析。
22、作用在物体上的力有：
、作用在物体上的力有：
主动力：
主动力：
如重力，风力，气体压力等。
如重力，风力，气体压力等。
被动力：
被动力：
即约束力。
即约束力。
11-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图画物体受力图主要步骤为画物体受力图主要步骤为：
选研究对象；取分离体；画主动力；画约束反力。
二、受力图二、受力图11-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图用力用力F拉动碾子以轧平路面拉动碾子以轧平路面,重为重为G的碾子受到的碾子受到一石块的阻碍，如图所示。
试画出碾子的受力图。
一石块的阻碍，如图所示。
试画出碾子的受力图。
ABF例题例题1111-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图AB碾子的受力图为：
碾子的受力图为：
FFNAFNB解解：
ABF例题例题1111-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图GG11-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例题例题22试画出图示结构中圆柱试画出图示结构中圆柱O及杆及杆AB的受力图。
的受力图。
如图所示如图所示，水平梁水平梁AB用斜杆用斜杆支撑支撑，A、C、D三处均为光滑铰三处均为光滑铰链连接链连接。
匀质梁重匀质梁重G1，其上放一其上放一重为重为G2的电动机的电动机。
如不计杆如不计杆CD的自重的自重，试分别画出杆试分别画出杆CD和梁和梁AB（包括电机包括电机）的受力图的受力图。
例题例题3311-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图ABDCG1G2FDFC1.1.斜杆斜杆CD的受力图。
的受力图。
CD解：
解：
二力杆二力杆例题例题3311-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图ABDCG1G2FDFAyFAxG12.2.梁梁AB（包括电动机）的（包括电动机）的受力图。
受力图。
ABDG2例题例题3311-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图ABDCG1G2FDFCCD如图所示的三铰拱如图所示的三铰拱桥桥，由左右两拱桥铰接由左右两拱桥铰接而成而成。
设各拱桥的设各拱桥的自重自重不计不计，在拱上作用有载在拱上作用有载荷荷FF，试分别画出左拱和试分别画出左拱和右拱的受力图右拱的受力图。
F例题例题4411-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图1.右拱右拱BC的受力图。
的受力图。
CB解：
解：
FCFB例题例题4411-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图FACD2.左拱左拱AC的受力图。
的受力图。
AC表示法一表示法一表示法二表示法二FFAFFFAxFAyFCFC例题例题4411-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图如图所示如图所示，梯子的两部分梯子的两部分AB和和AC在在A点铰接点铰接，又在又在D、E两点用水平绳连接两点用水平绳连接。
梯子放在光梯子放在光滑水平面上滑水平面上，若其若其自重不计自重不计，但但在在AB的中点的中点H处作用一铅直载荷处作用一铅直载荷F。
试分别画出梯子的试分别画出梯子的AB、AC部分以及整个系统的受力图部分以及整个系统的受力图。
FABCDEH例题例题5511-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图FDDEF1.梯子梯子AB部分的受力图。
部分的受力图。
解：
解：
ABHDFAyFAxFBFEFD例题例题5511-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图FABCDEH2.2.梯子梯子AC部分的受力图。
部分的受力图。
ACEFEFCFAyFAx例题例题5511-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图FABCDEHFDFABHDFAyFAxFBDEFEFD3.3.梯子整体的受力图。
梯子整体的受力图。
FBFCFABDEHC例题例题5511-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图FABCDEH如图所示如图所示，重物重重物重G=20kN,用用钢丝绳挂在支架的滑轮钢丝绳挂在支架的滑轮B上上，钢丝绳钢丝绳的另一端绕在铰车的另一端绕在铰车D上上。
杆杆AB与与BC铰接铰接，并以铰链并以铰链A，C与墙连接与墙连接。
如如两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦和两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦和滑轮的大小滑轮的大小，试画出杆试画出杆AB和和BC以及以及滑轮滑轮B的受力图的受力图。
ABDCG30o60o例题例题6611-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图1.杆杆AB的受力图。
的受力图。
解：
解：
2.杆杆BC的受力图。
的受力图。
FABFBAFCBFBCABBC例题例题6611-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图ABDCG30o60oF2F1F2F13.滑轮滑轮B（不带销钉）不带销钉）的受力图。
的受力图。
4.滑轮滑轮B（带销带销钉）的受力图。
钉）的受力图。
FBxFByFBA30oFBC60oBB例题例题6611-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图ABDCG30o60oFABFBAABFCBFBCBC
（一）试分别画出各杆、
（一）试分别画出各杆、滑轮滑轮B、销钉、销钉B以及整个以及整个系统的受力图；系统的受力图；D2KKCCAABBE1G例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图1.杆杆BD（B处没有销钉）处没有销钉）的受力图。
的受力图。
FBDFDBDB解：
解：
例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1GACBFAFCyFCx2.杆杆AB（B处没有销钉）处没有销钉）的受力图。
的受力图。
FBxFBy例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1GFBDFDBDBECKDFEyFExFK3.杆杆DE的受力图。
的受力图。
FCxFCyFDB例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1GFBDFDBDB4.轮轮1（B处没有销钉处没有销钉）的受力图的受力图B1FB1yFB1xFKF1例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1GFB1xFB1y5、销钉、销钉B的受力图。
的受力图。
FBxFByFBDFBB例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1GACBFAFCyFCxFBxFByFBDFDBDBB1FB1yFB1xFKF16.6.整体的受力图。
整体的受力图。
GGFAFExFEy例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1GD2KKCCAABBE1GB1FBxFByFBF1FKFBD例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1G
（二）画出销钉
（二）画出销钉B与滑轮与滑轮1一起的受力图、一起的受力图、2KKCCAABB1GFCyFCxFAFKFBD例题例题7711-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图D2KKCCAABBE1G（三）画出杆（三）画出杆AB、滑轮、滑轮1、2，钢绳和重物，钢绳和重物作为一个系统时的受力图。
作为一个系统时的受力图。
三、画受力图应注意的问题三、画受力图应注意的问题22、注意二力杆与三力汇交。
、注意二力杆与三力汇交。
33、约束性质判断准确。
、约束性质判断准确。
11、明确画谁的受力图。
、明确画谁的受力图。
11-44物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图
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