理论力学教学课件PPT静力学基础

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1、一、理论力学的研究对象一、理论力学的研究对象理论力学是研究：物体机械运动一般规律的科学。所谓机械运动机械运动是指：物体在空间的位置随时间而发生变化的物体在空间的位置随时间而发生变化的 一种运动形式一种运动形式。例如：地球的运转，车辆的行使，机器的运转等。 物体的静止是机械运动的特殊形式。二、理论力学的性质和任务二、理论力学的性质和任务 在工科院校它是一门理论性较强的技术基础课。 理论力学既不是一门专业课，也不是一门单纯的基础课，在工科院校它是一门理论性较强的技术基础课，也就是说，它的理论在工程技术中有广泛的应用，凡搞工程技术的人一般都要学习这门课程。 性质性质:导 言introduction主

2、页主页 任务：任务：（即：作用）（1） 是学习后续课程（如材料力学、机械原理、机械设计等）的基础；（2） 应用理论力学基本理论，结合专业知识解决工程实际问题。三、理论力学的内容三、理论力学的内容 具体分为三部分：静力学静力学、运动学运动学、动力学动力学：研究力系的简化合成与平衡条件；：用几何的观点研究点和刚体的运动规律； ：研究力的作用和机械运动变化 之间的关系。主页主页 Statics Kinematics Dynamics Fundamentals of analytical mechanics Fundamental knowledge of vibration Examples 主页主

3、页basis of statics Statics 静力学研究物体在力系作用下的平衡规律；或者说，是研究物体平衡时作用于物体上所有的力（简称力系）所应满足的条件，即力系的平衡条件。具体研究以下问题: 1.1.物体的受力分析；物体的受力分析； 2.2.力系的简化与合成；力系的简化与合成； 3.3.力系的平衡条件及其应用。力系的平衡条件及其应用。静力学在工程中应用非常广泛。机械和工程结构的设计都需要应用静力学理论进行受力分析和静力计算。因此，在学习静力学内容时,特别注意受力分析的方法。导言 basic force systems general coplanar force systems for

4、ce systems in space and the center of gravity equilibrium problems with friction Statics 1.1.静力学基础静力学基础2.2.基本力系基本力系3.3.平面力系平面力系4.4.空间力系与空间力系与 重心重心5.5.摩擦平衡问摩擦平衡问 题题introduction主页主页本章学习指导重点：受力图的画法。 难点：常见约束力的分析。重点与难点重点与难点课内学时：4学时 课外学时：4学时课时安排课时安排 掌握平衡、刚体、力等基本概念和力学公理，熟练分 析各种约束反力，对物体进行全面受力分析，完整、 准确地画出“研究

5、对象”的受力图。 学习目标学习目标basis of statics 静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页 静力学的五条公理是静力学的理论基础，要逐条加以准确地理解， 注意其适用条件，并在其后各章节的学习中，注意如何从公理出发建 立静力学各章的理论。正确的受力分析、画受力图，是解决静力学问 题的前提和关键。受力图上要画出研

6、究对象受到全部主动力和约束力。 初学者往往不能正确地画出受力图，主要易犯以下错误：（）凭空画出“虚构”的力。例如凭主观想象有某个约束力“顶住”某 个主动力以保持物体平衡，或者把不作用在研究对象上的力也 画在上面。这里一定要明确研究对象的受力图上只画出其他物 体作用在此研究对象上的力，而每一个力必须有明确的施力物 体，不能无中生有。 （）画错约束反力的方向。约束力的方向应该按约束类型确定，有 些约束力能预知方向（例如柔绳约束力，光滑面约束力），有 些则仅预知作用线通过某已知点其方向在画受力图时用大小未 知的正交分力表示（例如圆柱铰链的NX 、NY ，球铰链的NX 、 NY 、NZ ）。 本章学习

7、指导学习方法及注意问题学习方法及注意问题basis of statics 静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页在静力学中，可以把物体处于“平衡”理解为物体相对于地面保持静止或相作匀直线运动相对于地面保持静止或相作匀直线运动。例如：图1-1 静止的建筑物 图1-2 匀速行使的汽车 这些都是平衡的例子，平衡是机械运动的特殊情

8、况。图1-1图1-2Equilibrium Rigid bodydoes not deform under load Definition of a force Effect of a force Representation of a force 力的表示法力的表示法力的效应力的效应力的定义力的定义刚体刚体平衡平衡basis of statics 静力学基础静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing

9、free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理平衡Equilibrium 主页主页但我们知道：任何物体受力都会发生变形。例如：车床主轴在切削过程中发生弯曲变形；车辆驶过一座桥时，桥梁发生弯曲变形，桥墩发生压缩变形；因此，“刚体”实际上是不存在的，它是一种抽象化的力学模型是一种抽象化的力学模型，至于在一个问题中能否将物体视为刚体，不仅取决于变形的大小，还取决于问题的要求。 是指在力的作用下不会变形在力的作用下不会变形的物体的物体。或者说是指在力的作用下，物体内任意两点间距离任意两点间距离都不会改变都不会改变的物体。（如图所示，刚体上任意线段AB=常量）Equilibrium

10、 Rigid bodyDefinition of a force Effect of a force Representation of a force 力的表示法力的表示法力的效应力的效应力的定义力的定义刚体刚体平衡平衡basis of statics 静力学基础静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页刚体Rigid bo

11、dydoes not deform under load 图1-3力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或者力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或者运动状态发生变化运动状态发生变化。外效应外效应：力使物体运动状态发生改变的效应力使物体运动状态发生改变的效应-理论力学课程中研。 内效应内效应：力使物体形状发生改变的效应力使物体形状发生改变的效应-材料力学等课程中研究。例 如：力可以使汽车运动（外效应）； 也可以 使球、梁发生变形（内效应）。Equilibrium Rigid bodydoes not deform under load Definition of a force

12、 Effect of a force Representation of a force 力的表示法力的表示法力的效应力的效应力的定义力的定义刚体刚体平衡平衡basis of statics 静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页Definition of a force Effect of a force Equilib

13、rium Rigid bodydoes not deform under load Definition of a force Effect of a force Representation of a force 力的表示法力的表示法力的效应力的效应力的定义力的定义刚体刚体平衡平衡basis of statics 静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程

14、中常见 约束2静力学公理主页主页力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或者力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或者运动状态发生变化。运动状态发生变化。外效应外效应：力使物体运动状态发生改变的效应力使物体运动状态发生改变的效应- -理论力学课程中研。 内效应内效应：力使物体形状发生改变的效应力使物体形状发生改变的效应-材料力学等课程中研究。例 如：力可以使汽车运动（外效应）； 也可以 使球、梁发生变形（内效应）。Definition of a force Effect of a force Equilibrium Rigid bodydoes not deform under

15、load Definition of a force Effect of a force Representation of a force 力的表示法力的表示法力的效应力的效应力的定义力的定义刚体刚体平衡平衡basis of statics 静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或者

16、力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或者运动状态发生变化。运动状态发生变化。外效应外效应：力使物体运动状态发生改变的效应力使物体运动状态发生改变的效应-理论力学课程中研。 内效应内效应：力使物体形状发生改变的效应力使物体形状发生改变的效应-材料力学等课程中研究。例 如：力可以使汽车运动（外效应），也可以 使球、梁发生变形 （内效应）。Definition of a force Effect of a force 主页主页 力的三要素力的三要素：大小 、方向 、作用点（或作用）。我们可以用如图所示的 矢量 F F 表示力。或者用数学分析式表示力:其中：F F1,F F2,F F3表示力

17、沿直角坐标轴上的分力，它们是矢量 。 X 、Y 、Z 表示力在直角坐标轴上的投影，它们是代数量。F = F + F + F = Xi + Yj + Zk123X = F cos= F cos = F sincosY = F cos= F sin = F sinsinZ = FconxyxyEquilibrium Rigid bodydoes not deform under load Definition of a force Effect of a force Representation of a force 力的表示法力的表示法力的效应力的效应力的定义力的定义刚体刚体平衡平衡basis

18、of statics 静力学基础fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页Representation of a force 思考：分力大小思考：分力大小=投影？投影？ 作用于同一刚体上的两个力作用于同一刚体上的两个力，使使刚体处于平衡的必要且充分条件刚体处于平衡的必要且充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反、沿同一直线。即：（简称：

19、这两个力等值、反向、等值、反向、 共线共线。如图所示）。注：此公理是对注：此公理是对“刚体刚体”而言。而言。axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics f

20、undamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页axiom of two forces equilibrium 静力学基础刚化公理刚化公理axiom of rigidization axiom of rigidization 力的平行四边形公理力的平行四边形公理Parallelogram axiom/law transmissibility o

21、f force 可以在作用于刚体的力系中添加可以在作用于刚体的力系中添加或取去平衡力系，而不改变原力或取去平衡力系，而不改变原力系对刚体的作用系对刚体的作用。如图所示：在原力系上加上或者去掉一对平衡力： 则不改变原力系对刚体的作用。axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidization 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and reaction axiom of equili

22、brium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 1.4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见

23、 约束2静力学公理axiom of addition and subtraction equilibrium force systems 主页主页静力学基础 作用于物体上同一点作用于物体上同一点A A 的两个力的两个力 F F1 1 和和 F F2 2 的合力的合力F F 也作用在也作用在A A点点, ,其大小与方向用其大小与方向用 F F1 1 和和 F F2 2 为邻边为邻边所作的平行四边形对角线表示所作的平行四边形对角线表示，如图所示.即：axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidi

24、zation 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of statics

25、1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理注注: : 此公理是研究力系合成和力的分解的基础。Parallelogram axiom/law 主页主页静力学基础 答答1：合力不一定大于分力。2.力的分力与力的投影是否相等？ 1.合力是否一定大于分力？ 思考axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidizat

26、ion 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium 答答2：在直角坐标系下分力与投影大小 相等，非直角坐标系下二者不相等。basis of statics

27、fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页静力学基础 当甲物体对乙物体有作用当甲物体对乙物体有作用力的同时，甲物体也受到力的同时，甲物体也受到来自乙物体的反作用力，来自乙物体的反作用力，作用力与反作用力大小相作用力与反作用力大小相等等, ,方向相反方向相反, ,沿同一直线。沿同一直线。即： 思考公理四与公理一的区别是什么?axiom o

28、f addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidization 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two

29、forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理答答：公理一中的两个力是作用在同一刚体上； 公理四中的两个力是作用在两个不同物体（刚体或变形体）上。axiom of action and reaction 主页主页静力学基础 当变形体在某力系作用下处于平衡状态时当变形体在某力系作

30、用下处于平衡状态时, ,如假想这变形如假想这变形体为刚体体为刚体, ,则此刚体在该力系作用下仍将保持平衡。则此刚体在该力系作用下仍将保持平衡。此公理告诉我们： 刚体的平衡条件仅是变形体平衡的必要条件刚体的平衡条件仅是变形体平衡的必要条件, ,而非充分条而非充分条件。件。axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidization 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and react

31、ion axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-bod

32、y diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页axiom of rigidization 静力学基础例如：绳AB在 F F1 和 F F2 的作用下处于平衡，现将绳假想为一不变形的刚杆AB， 则此“假想杆”在F F1和 F F2 作用下仍然平衡。若将F F1和F F2的方向改变,能否将绳AB假想为刚杆? 思考axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidization 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/la

33、w axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法

34、methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页静力学基础 作用在刚体上的力作用在刚体上的力, ,可沿其作可沿其作用线在刚体内（或在刚体延拓用线在刚体内（或在刚体延拓部分部分) ) 任意移动任意移动, ,而不改变此而不改变此力对刚体的作用。力对刚体的作用。如图所示。可见：作用在刚体上的力是滑动作用在刚体上的力是滑动矢量，即力矢量可沿作用线移矢量，即力矢量可沿作用线移到任意点。到任意点。 axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rig

35、idization 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of stati

36、cs 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理transmissibility of force 主页主页静力学基础 刚体受三力作用而处于平衡刚体受三力作用而处于平衡, ,若其中若其中二力作用线相交于一点二力作用线相交于一点, ,则这三个力则这三个力必位于同一平面内，且第三个力的作必位于同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点用线通过汇交点. .思考：图中的动画表示了该定理简单 的证明过程。 能说出用了哪

37、些公理吗？axiom of equilibrium of three forces axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidization 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力

38、的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页静力学基础注意：注意：当三力中二力相交时,三个力汇交是三个力平衡的必要条件而非充分条件,因为任意三个力作用在同一平面内且相交于

39、一点的力,显然不一定是平衡的。三个力平衡时三个力平衡时, ,一定汇交于同一点吗一定汇交于同一点吗? ?举例说明举例说明 。 思考：axiom of addition and subtraction equilibrium force systems axiom of rigidization 刚化公理刚化公理transmissibility of force Parallelogram axiom/law axiom of action and reaction axiom of equilibrium of three forces 作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理三力平衡定理三力平

40、衡定理力的可传力的可传性性力的平行四边形公理力的平行四边形公理加减平衡力系公理加减平衡力系公理两力平衡公理两力平衡公理axiom of two forces equilibrium basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理主页主页静力学基础 自由体自由体：在空间可作任意位移的物体称为自由体。非自由体非自由体：

41、在空间位移受到限制的物体称为非自由体。 约束约束：限制非自由体位移的物体称为该非自由体的约束限制非自由体位移的物体称为该非自由体的约束。约束反力约束反力：约束作用于非自由体约束作用于非自由体( (被约束体被约束体) )的力，称为约束反力的力，称为约束反力。basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin sup

42、port Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylind

43、rical hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)support 主页主页free body and non-free body constraints/supports and constraint force contact on frictionless surface 静力学基础例如：火车运行时受轨道的约束，轨道对火车车轮施加约束

44、反力；物品 放在行李架上不会掉下来，受支架的约束，支架对物品施加约束 反力；车床主轴转动时受轴承的约束，那么轴承对轴施加约束反 力。静力学中的主要问题之一，就是要确定约束反力的大小和方 向，下面介绍几种工程中常见的几类约束，重点说明如何确定约 束反力的方向(约束力的大小由后面平衡方程求解)。 约束特性约束特性：只能承受拉力，能阻碍物体沿绳索伸长方向的位移只能承受拉力，能阻碍物体沿绳索伸长方向的位移。约束反力约束反力：方位沿绳索本身，指向背离物体，使物体受拉方位沿绳索本身，指向背离物体，使物体受拉。例如： 电棒用链条悬挂，受力如图所示： 起吊机用钢丝绳起吊重物，受力如图所示。 皮带轮受皮带拉力，

45、受力如图所示basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports a

46、nd constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a tw

47、o-force body Built-in(cantilever)support 主页主页flexible Cablecord of negligible weight contact on frictionless surface 静力学基础 basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support

48、Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical

49、 hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)support 约束特性约束特性：只能承受拉力，能阻碍物体沿绳索伸长方向的位移只能承受拉力，能阻碍物体沿绳索伸长方向的位移。约束反力约束反力：方位沿绳索本身，指向背离物体，使物体受拉方位沿绳索本身，指向背离物体，使物体受拉。例如： 电棒用链条悬挂，受力如图所示： 起吊机用钢丝绳起吊重物，受力如图所示

50、。 皮带轮受皮带拉力，受力如图所示flexible Cablecord of negligible weight 主页主页contact on frictionless surface 静力学基础 约束特性约束特性：只能阻碍物体沿着接触点公法线朝向约束的位移只能阻碍物体沿着接触点公法线朝向约束的位移, ,而不而不 能阻碍物体沿接触点切线方向的位移。能阻碍物体沿接触点切线方向的位移。约束反力约束反力: 方向沿接触点的公法线而指向被约束物体方向沿接触点的公法线而指向被约束物体。basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axi

51、om of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与

52、约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)support contact on frictionless su

53、rface contact on frictionless surface 主页主页静力学基础 约束结构约束结构：两个物体A、B上钻同样大小的圆孔，并用圆柱销钉C 穿入圆 孔,将两个物体连接起来.约束特性约束特性：不能阻碍绕销钉轴线相对转动，可以阻碍沿半径方向（垂直 于轴线的任何方向）的任何位移。约束反力约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内 并通过圆心，但方位和指向 不能确定。一般画受力图时 用F F，表示，或者用两个正 交分力Fx,Fy表示，如图1-17 所示。basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of

54、statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束

55、与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)support contact on frictionless surface

56、主页主页cylindrical hinge with frictionless 静力学基础注意：在画受力图时，一般将A、B 两物体分开并将销钉 C 与其中 的一个物体相连。约束结构约束结构：两个物体A、B上钻同样大小的圆孔，并用圆柱销钉C 穿入圆 孔,将两个物体连接起来.约束特性约束特性：不能阻碍绕销钉轴线相对转动，可以阻碍沿半径方向（垂直 于轴线的任何方向）的任何位移。约束反力约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内 并通过圆心，但方位和指向 不能确定。一般画受力图时 用F F，表示，或者用两个正 交分力Fx,Fy表示，如图所示。 basis of statics fundamental conc

57、epts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-f

58、ree body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)suppor

59、t contact on frictionless surface 主页主页cylindrical hinge with frictionless 静力学基础注意：在画受力图时，一般将A、B 两物体分开并将销钉 C 与其中 的一个物体相连。约束结构约束结构：两个物体A、B上钻同样大小的圆孔，并用圆柱销钉C 穿入圆 孔,将两个物体连接起来.约束特性约束特性：不能阻碍绕销钉轴线相对转动，可以阻碍沿半径方向（垂直 于轴线的任何方向）的任何位移。约束反力约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内 并通过圆心，但方位和指向 不能确定。一般画受力图时 用F F，表示，或者用两个正 交分力Fx,Fy表示，如图1-1

60、7 所示。注意注意：在画受力图时，一般将A、B 两物 体分开并将销钉 C 与其中的一个 物体相连。 basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord

61、 of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge a

62、nd thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)support contact on frictionless surface 主页主页 cylindrical hinge with frictionless 静力学基础 约束结构约束结构: 两端用光滑铰链与其他物体相连的杆件两端用光滑铰链与其他物体相连的杆件( (直的或弯的直的或弯的),), 并且假设其自重不计。并且假设其自重不计。约束性质约束性质：可承受拉力或压力可承受拉力或压力. .因此链杆属于因此链杆属于二力构件二力构件(在两力作用

63、下 处于平衡的构件）。约束反力约束反力: 沿着两端铰链中心的连线沿着两端铰链中心的连线, ,等值、方向、共线等值、方向、共线。 如图所示： basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support Roller support ball-and-socket joint with frictionles

64、s flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical hinge with frictionless a two-force body sliderradia

65、l bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)support contact on frictionless surface 主页主页a two-force body 静力学基础 图1-22basis of statics fundamental concepts of statics 1静力学基 本概念axiom of statics common Supports in engineering 4受力图画法methods of drawing

66、free-body diagrams 3工程中常见 约束2静力学公理Pin support Roller support ball-and-socket joint with frictionless flexible Cablecord of negligible weight constraints/supports and constraint force free body and non-free body 自由体与非自由体自由体与非自由体约束与约束反力约束与约束反力柔索柔索光滑接触面光滑接触面光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链二力杆二力杆光滑球铰链光滑球铰链滚动支座滚动支座固定铰链支座固定铰链支座颈轴承与推轴承颈轴承与推轴承链杆约束链杆约束固定端约束固定端约束cylindrical hinge with frictionless a two-force body sliderradial bearing or hinge and thrust bearing or hinge hinge staff -a two-force body Built-in(cantilever)supp