工程力學課件靜力學概念第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學主要研究：物體的受力分析；力系的簡化；力系的平衡條件及其應用。引言靜力學是研究物體在力系作用下平衡規律的科學。第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六§1–1靜力學基本概念

§1–2靜力學公理

§1–3約束與約束反力

§1–4物體的受力分析與受力圖第一章靜力學基本概念與物體受力分析第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學第一章靜力學基本概念與物體受力分析§1-1靜力學基本概念

是指物體相對于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運動的狀態。

一.剛體

就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。二.平衡第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六4.力的單位：國際單位制：牛頓(N)

千牛頓(kN) 靜力學三、力的概念1．定義：2.力的效應：

①運動效應(外效應)②變形效應(內效應)。3.力的三要素：大小，方向，作用點AF力是物體間的相互機械作用。第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學力系：是指作用在物體上的一群力。等效力系：兩個力系的作用效果完全相同。力系的簡化：用一個簡單力系等效代替一個復雜力系。合力：如果一個力與一個力系等效，則稱這個力為力系的合力。平衡力系：物體在力系作用下處于平衡，我們稱這個力系為平衡力系。F1ABCF2F3

第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學§1-2靜力學基本公理

是人類經過長期實踐和經驗而得到的結論，它被反復的實踐所驗證，是無須證明而為人們所公認的結論。公理1二力平衡公理作用于剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個力大小相等

|F1|=|F2|

方向相反

F1

=–F2

作用在同一直線上， 作用于同一個物體上。剛體F1F2公理：第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學說明：①對剛體來說，上面的條件是充要的。③二力體：只在兩個力作用下平衡的剛體叫二力體。②對變形體(或多體中)來說，上面的條件只是必要條件。二力桿第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

靜力學

在已知力系上加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。

作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內的任一點，而不改變該力對剛體的效應。因此，對剛體來說，力作用三要素為：大小，方向，作用線。公理2加減平衡力系原理推論1：力的可傳性原理第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學公理3力的平行四邊形法則

作用于物體上同一點的兩個力可合成一個合力，此合力也作用于該點，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線來表示。力的三角形法則FRFR第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學

剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點，則另一力的作用線必匯交于同一點，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無窮遠處匯交—平行力系。）推論2：三力平衡匯交定理∴三力必匯交，且共面。[證]∵為平衡力系，∴

也為平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共線，FR第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共線、異體、且同時存在。[例]

吊燈第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學公理5剛化原理

變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態保持不變。 公理5告訴我們：處于平衡狀態的變形體，可用剛體靜力學的平衡理論。第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學§1-3約束與約束反力一、概念位移不受限制的物體叫自由體。自由體：第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學位移受限制的物體叫非自由體。非自由體：第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學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。約束力特點：G約束力：約束與非自由體接觸相互產生了作用力，約束作用于

非自由體上的力叫約束力或稱為約束反力。

約束：對非自由體的某些位移預先施加的限制條件稱為約束。（這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）FGFN1FN2第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學二、約束類型和確定約束反力方向的方法：1.柔索：由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構成的約束繩索類只能受拉，約束反力作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學TF1F2約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六A約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。F1F2第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六柔繩約束膠帶構成的約束柔索約束第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六柔繩約束鏈條構成的約束約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六繩索、鏈條、皮帶柔索約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學約束反力作用在接觸點處，方向沿公法線，指向受力物體2光滑支承面約束PNNPNANBNN第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六凸輪頂桿機構第二十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六固定鉸支座：物體與固定在地基或機架上的支座有相同直徑的孔，用一圓柱形銷釘聯結起來，這種構造稱為固定鉸支座。中間鉸：如果兩個有孔物體用銷釘連接軸承：3光滑圓柱鉸鏈約束第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈AAXAYAAFNFNFNFxFy約束反力過鉸鏈中心，用XA、YA表示第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學固定鉸支座上擺銷釘下擺第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六固定鉸支座第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六鉸固定鉸支座第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學固定鉸支座第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六中間鉸鉸第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六銷釘中間鉸第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六簡化表示：約束力表示：第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學4活動鉸支座（輥軸支座）在固定鉸鏈支座的底部安裝一排滾輪，可使支座沿固定支承面滾動。第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六上擺銷釘底板滾輪活動鉸支座第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六活動鉸支座第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六其它表示FAAFBFCBCAFABFBCFC活動鉸支座第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六光滑圓柱鉸鏈約束實例固定鉸鏈支座活動鉸鏈支座第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六40A空間5光滑球鉸鏈反力是過球鉸中心的FAx、FAy、FAz三個分力。FAzFAyFAx第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六6二力構件第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六二力構件二力構件的約束力沿連桿兩端鉸鏈的連線，指向不定，通常假設受拉。第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六翻斗車二力構件第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六7、其它約束約束反力垂直于滑道、導軌，指向亦待定。滑道、導軌：FNFN第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學

解決力學問題時，首先要選定需要進行研究的物體，即選擇研究對象；然后根據已知條件，約束類型并結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。§1-4物體的受力分析和受力圖作用在物體上的力有：一類是主動力：如重力,風力,氣體壓力等。 二類是被動力：即約束反力。一、受力分析第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學補：解除約束原理當受約束的物體在某些主動力的作用下處于平衡，若將其部分或全部的約束除去，代之以相應的約束反力，則物體的平衡不受影響。意義：在解決實際物體的平衡問題時，可以將該物體所受的各種約束解除，而用相應的約束反力去代替它們對于物體的作用。這時，物體在所有主動力和約束力作用下，仍然保持平衡，但物體已經被抽象成為一個不受任何約束作用的自由體了，因而就可利用靜力學所得出的關于自由剛體的平衡條件來解決受有各種不同約束的物體的平衡問題。第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學畫物體受力圖主要步驟為：

①選研究對象；②去約束，取分離體；③畫上主動力；④畫出約束反力。二、受力圖[例1]OWFDFEFAxFAyFBFAFBABDABDG第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學[例2]畫出下列各構件的受力圖QAOBCDEQFOF'F1FOF1'CFCF2ACDBEFAFBFC'第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學[例2]畫出下列各構件的受力圖QAOBCDEACDBEFAFBFAADCFDDEFECBEFBFC'FE'FD'FC1FC2CFC1'FC2'FC'第四十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六CBDDE靜力學[例3]畫出下列各構件的受力圖說明：三力平衡必匯交當三力平行時，在無限遠處匯交，它是一種特殊情況。FAFBQFDFEFCABFB'FD'第五十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學[例4]尖點問題QFCFAFBQFCFB第五十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六B靜力學[例5]畫出下列各構件的受力圖WFTFBxFHFByFH'FDFCCDCBAFAxFAyFDFTFAxFAyFHFC'FBy'FBx'第五十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六靜力學三、畫受力圖應注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸