【正文】 工程力學(xué)基礎(chǔ) 工程力學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容 ?靜力學(xué)基礎(chǔ) ?拉伸與壓縮 ?剪切和扭轉(zhuǎn) ?平面彎曲 第一章 靜力學(xué)基礎(chǔ) 靜力學(xué)：研究物體作機械運動的特殊情況 —— 物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時力的平衡規(guī)律。包括：受力分析、力系的簡化、平衡的條件等等。 物體的靜平衡是指物體相對于地面保持靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。 靜力學(xué)主要內(nèi)容 ? 1 靜力學(xué)基本概念 ? 2 約束與約束反力 ? 3 物體的受力分析和受力圖 ? 4 力系的簡化 ? 5 力系的平衡 關(guān)于力 力是物體間的相互機械作用，其效果是使物體的 運動狀態(tài)發(fā)生改變 (外效應(yīng) )或 物體發(fā)生變形 (內(nèi)效應(yīng) ) 靜力學(xué)只研究 剛體 ，因此，只討論物體在力的作用下整體的平衡問題。 力的單位，采用國際單位時為： 牛頓（ N） 1 1 靜力學(xué)基本概念 剛體：就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。 力對物體的作用效果取決于力的 大小、方向與作用點 我們稱之為 力的三要素 力的基本概念 (1) 力的三要素 （ 2） 力系 物體受到若干力的作用，統(tǒng)稱力系 ? 平面力系：各力作用線均在同一平面內(nèi) 根據(jù)各力作用線的關(guān)系，可分為 平面任意力系 、 平面平行力系 和 平面匯交力系 （ 3） 靜力學(xué)公理 公理 ： 是人類經(jīng)過長期實踐和經(jīng)驗而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實踐所驗證，是無須證明而為人們所公認的結(jié)論 。 作用于剛體上的兩個力，如果大小相等、方向相反、且沿同一作用線，則它們的合力為零，此時，剛體處于靜止或作勻速直線運動。 公理一 二力平衡公理 ? 空間力系：力的作用線分布于三維空間 空間任意力系 空間平行力系 空間匯交力系 只有兩個力作用下處于平衡的物體 二力構(gòu)件 不是二力構(gòu)件 力可以在剛體上沿其作用線移至任意一點而不改變它對剛體的作用效應(yīng) 公理二 加減平衡力系公理 在作用于剛體的任意力系上，加上或減去任一平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。 推論： 力的可傳性 力的三要素可以敘述為： 大小、方向、作用線 同一個點作用兩個力的效應(yīng)可用它們的合力來等效。該合力作用于同一點，方向和大小由平行四邊形的對角線確定。 公理三 力的平行四邊形法則 2F?1F?21 FFR??? ??1F?2F?21 FFR??? ?? 兩個物體間相互作用的力，總是大小相等 、 方向相反 ， 同時分別作用在兩個物體上。 公理四 作用與反作用定理 推論： 三力平衡匯交定理 剛體受到不平行的三個力作用而平衡時，這三個力的作用線一定交于同一點且位于同一平面內(nèi)。 1F?2F?3F?12 約束 與約束反力 121 約束與約束反力的概念 我們研究物體的運動時，可能遇到兩種情況： ? 物體在空間的運動是不受限制的 ? 物體在空間的運動受到某些限制 顯然，氣球作為一個自由物體運動，其運動形式無限多 ——自由物體。 綠色圓柱體在圓槽內(nèi)的運動受到限制 —— 非自由物體。 我們把那些對非自由物體的限制稱為 約束 進一步考察綠色圓柱體的運動，它在圓槽內(nèi)的運動形式取決于兩種力的共同作用： ? 一是使其產(chǎn)生運動趨勢的力，如重力、驅(qū)動力等，稱之為 主動力 。 ? 二是結(jié)構(gòu)形式對其運動限制的力，稱之為 約束反力 ， 簡稱 反力 。 約束反力實際上反映了物體間的相互作用 ? 我們將上述對非自由體運動限制的約束反力稱為 理想約束力 ? 無法限制非自由體運動的物體間相互作用的其他約束稱為 非理想約束力 如摩擦力 ① 大小常常是未知的； ②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反； ③作用點在物體與約束相接觸的那一點。 按照牛頓第三定律，約束力是一對作用力與反作用力，它們一定大小相等、方向相反、分別作用在構(gòu)成運動副的兩個剛體上。 約束反力特點： G G FN2 FN1 繩索類 只能受拉 ，所以它們的約束反力是 作用在接觸點 ，方向 沿繩索背離物體 。 122 約束類型和確定約束反力方向的方法 、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束 P P FT F1 F39。1 F39。2 F2 約束反力 作用在接觸點處 ，方向 沿公法線，指向受力物體 P FN FN P FNA FNB ① 圓柱鉸鏈 A A FXA FYA A FYA FXA ② 固定鉸支座 FYA FXA 固定鉸支座 FYA FXA 活動鉸支座（輥軸支座） FYA 一、受力分析 解決力學(xué)問題時，首先要選定需要進行研究的物體，即選擇研究對象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個過程稱為物體的 受力分析 。 作用在物體上的力有：一類是 :主動力 ,如重力 ,風(fēng)力 ,氣體 壓力等。 二類是：被動力，即約束反力。 13 物體的受力分析和受力圖 畫物體受力圖主要步驟為 ：①選研究對象；②取分離體； ③畫上主動力；④畫出約束反力。 二、受力圖 [例 1] FRA FYA FXA FND FND FNE F39。ND FB Q A O B C D E F F F F39。 F1 FNO [例 2] 畫出下列各構(gòu)件的受力圖 Q A O B C D E FNC F1′ F2 FNA F’NC Q A O B C D E FNC2 FNB FNE FNA FNC1 FND F‘NC F‘NC2 F‘NC1 [例 3] 畫出下列各構(gòu)件的受力圖 說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時，在無限遠處匯交，它是一種特殊情況 。 F’NB FNC FND FNB FNA FNE FND [例 4] 尖點問題 FNA FNC FNB FNB FNC ?45A A C C B B gm?T?BN?P?A B C A B C P??45A B C P??45AR? BR?BR?AX?AY?[例 5] 畫出下列各構(gòu)件的受力圖 [例 6] 畫出下列各構(gòu)件的受力圖 FXB FYB F1 FH FC FD F’ H FXA FYA F’XB F’YB F’ C FXA FYA FH FD F1 三、畫受力圖應(yīng)注意的問題 除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。 不要多畫力