工程力學(xué)02靜力學(xué)基本概念與物體受力分析2

1、力 系作用于同一物體或物體系 上的一群力。 等效力系若兩個(gè)力系分別作用于同一剛體，其運(yùn)動(dòng)效應(yīng)相同，則這兩個(gè)力系稱為等效力系。合 力在特殊情況下，能和一個(gè)力系等效的一個(gè)力。運(yùn)動(dòng)等效合成分解A 、 、 稱為分力， 稱為合力A靜力學(xué)基本概念與物體受力分析9/18/20221平衡力系能使物體維持平衡的力系。平衡平衡是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是指物體相對(duì)地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。平衡條件 要使物體保持平衡，作用于物體上的力系必須滿足一定的條件，該條件稱為力系的平衡條件。應(yīng)用 靜力學(xué)在工程技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，如房屋結(jié)構(gòu)、橋梁、水壩以及機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般須先對(duì)它們進(jìn)行受力分析，并應(yīng)用力系的平衡條

2、件求出未知力，然后再進(jìn)行有關(guān)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析。 靜力學(xué)也是學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)和后續(xù)課程的基礎(chǔ)。靜力學(xué)基本概念與物體受力分析江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/20222 如圖所示，重物重G = 20 kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車(chē)D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計(jì)并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫(huà)出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。ABDC補(bǔ)充例題19/18/202231.桿AB的受力圖。解：2.桿BC 的受力圖。ABBCAB為二力桿（不帶銷釘B）。BC也為二力桿（不帶銷釘B） 。ABDC9/18/20224B 3. 滑輪B ( 不帶銷

3、釘) 和銷釘?shù)氖芰D。 4. 滑輪B ( 帶銷釘)的受力圖。ABDCBABBCBB錯(cuò)誤畫(huà)法江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/20225 如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB ， DE及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在K處，另一端繞過(guò)定滑輪和動(dòng)滑輪后拴在銷釘B上。重物的重量為G，各桿和滑輪的自重不計(jì)。(1)試分別畫(huà)出各桿,各滑輪，銷釘B以及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖；(2)畫(huà)出銷釘B與滑輪一起的受力圖；(3)畫(huà)出桿AB ,滑輪,鋼繩和重物作為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)的受力圖。 DKCABE補(bǔ)充例題29/18/20226 1. 桿BD（B處不帶銷釘）的受力圖。DB解：桿BD為二力桿。DKCABE9/18/20227ACB 2. 桿A

4、B（B處仍不帶銷釘） 的受力圖。DKCABE9/18/20228ECKD3. 桿DE的受力圖。DBACBDKCABE9/18/20229B5. 輪的受力圖。DKCABE9/18/202210 6. 銷釘B的受力圖。BDBACBBDKCABE9/18/202211 7. 整體的受力圖。DKCABEDKCABE9/18/202212 8. 銷釘B與滑輪 一起的受力圖。BDKCABE9/18/202213CAB9. 桿AB，滑輪， 以及重物、鋼繩（包括銷釘B）一起的受力圖。DKCABE江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/202214 重為G = 980 N的重物懸掛在滑輪支架系統(tǒng)上，如圖所示。設(shè)滑

5、輪的中心B與支架ABC相連接，AB為直桿，BC為曲桿，B為銷釘。若不計(jì)滑輪與支架的自重，畫(huà)出各構(gòu)件的受力圖。 ABCDEFIH0.6 m0.8 mM補(bǔ)充例題39/18/202215AB解： 1. 桿 AB（二力桿） 的受力圖。 2. 桿 BC （也為二力桿）的受力圖。BCABCDEFIH0.6 m0.8 mMJJ3.桿J（二力桿）的受力圖9/18/202216B3. 輪 B (B處不帶銷釘）的受力圖。 4. 銷釘 B 的受力圖。BFHBCABABCDEFIH0.6 m0.8 mM9/18/2022175. 輪 D 的受力圖。6. 輪 I 的受力圖。IDEMABCDEFIH0.6 m0.8 mM

6、J江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/202218MABCDEFH桿AB有一滑槽，桿CD 中部有一固定于桿CD上的銷釘F，銷釘可在滑槽中滑動(dòng)，A，C為鉸鏈，HB為柔繩，E端為固支端，D處作用了主動(dòng)力偶M，試分析系統(tǒng)受力，畫(huà)出受力圖。補(bǔ)充例題49/18/202219解：1.桿AB（帶銷釘A）的 受力圖。ABFMABCDEFH9/18/2022202.桿CD（帶銷釘C，F(xiàn)） 的受力圖MFCDMABCDEFH9/18/2022213.桿CE的受力圖ECAMEMABCDEFH江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/202222OABCD圓盤(pán)與頂桿，頂桿CD可在水平滑槽中滑動(dòng)，試分析各部分的受力，并畫(huà)出

7、受力圖。補(bǔ)充例題59/18/202223解：1.圓盤(pán)的受力圖AOBCOABCD9/18/202224CD2.桿CD的受力圖OABCD江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/202225APFNFFTECGBEPAFD解：(1) 物體B 受兩個(gè)力作用：(2) 球A 受三個(gè)力作用：(3) 作用于滑輪C 的力： CFNGFTGFTGFTDQB例題 在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A重為P，借本身重量和摩擦不計(jì)的理想滑輪C 和柔繩維持在仰角是 的光滑斜面上，繩的一端掛著重為Q 的物體B。試分析物體B、球A 和滑輪C 的受力情況，并分別畫(huà)出平衡時(shí)各物體的受力圖。補(bǔ)充例題6江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/2

8、02226ECABFDBCFBFC解：1、桿BC 所受的力：2、桿AB 所受的力：表示法一：表示法二：BDAFFAxFAyFBBAFDFAHFB例題 等腰三角形構(gòu)架ABC 的頂點(diǎn)A、B、C 都用鉸鏈連接，底邊AC 固定，而AB 邊的中點(diǎn)D 作用有平行于固定邊AC 的力F，如圖113(a)所示。不計(jì)各桿自重，試畫(huà)出AB 和BC 的受力圖。補(bǔ)充例題7江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/202227例題1-3 如圖所示壓榨機(jī)中，桿AB 和BC 的長(zhǎng)度相等，自重忽略不計(jì)。A ，B，C ，E 處為鉸鏈連接。已知活塞D上受到油缸內(nèi)的總壓力為F = 3kN，h = 200 mm，l =1500 mm。試畫(huà)

9、出桿AB ，活塞和連桿以及壓塊C 的受力圖。DEABCllh補(bǔ)充例題89/18/202228FABA解：1.桿AB 的受力圖。2. 活塞和連桿的受力圖。3. 壓塊 C 的受力圖。CBxyFCxFCyFCByxFFBCFABDEABCllh江蘇工業(yè)學(xué)院機(jī)械系力學(xué)教研室9/18/202229方法1 A處為固定鉸鏈支座，解除約束后，有一個(gè)方向未知的約束力，這一約束力可以分解為水平和鉛垂方向的兩個(gè)分力FAx FAy ； B處為輥軸支座，其約束力FB的作用線垂直于支承面。9/18/202230方法2應(yīng)用三力匯交的平衡原理： 剛體ADCB在A處的一個(gè)方向未知的約束力FA、 B處的一個(gè)方向已知的約束力FB、

10、主動(dòng)力F作用下處于平衡，因而三個(gè)力的作用線必然匯交于一點(diǎn)C。9/18/202231方法1 A處為固定鉸鏈支座，解除約束后，有一個(gè)方向未知的約束力，這一約束力可以分解為水平和鉛垂方向的兩個(gè)分力FAx FAy ； B處為輥軸支座，其約束力FB的作用線垂直于支承面。9/18/202232方法2應(yīng)用三力匯交的平衡原理： 剛體ACB在A處的一個(gè)方向未知的約束力FA、 B處的一個(gè)方向已知的約束力FB、主動(dòng)力F作用下處于平衡，因而三個(gè)力的作用線必然匯交于一點(diǎn)B。9/18/202233常見(jiàn)錯(cuò)誤分析FA能平衡嗎？ 一定要根據(jù)約束的性質(zhì)分析約束力！ 一定要應(yīng)用平衡的概念檢驗(yàn)結(jié)果的正確性。9/18/202234 本

11、例要確定棘輪的受力。棘輪在A處的一個(gè)方向未知的約束力FA、 O處的一個(gè)方向已知的約束力FO、主動(dòng)力W作用下處于平衡。由于FA、 FO的作用線都不能確定，所以不能應(yīng)用三力匯交的平衡原理。 但是，構(gòu)件O1A在O1、A二處各有一個(gè)方向未知的約束力，根據(jù)二力平衡原理，為了保持構(gòu)件O1A 平衡這兩個(gè)力的作用線必須沿著O1、A 的連線方向。9/18/202235 但是，構(gòu)件O1A在O1A二處各有一個(gè)方向未知的約束力，根據(jù)二力平衡原理，為了保持構(gòu)件O1A 平衡這兩個(gè)力的作用線必須沿著O1、A 的連線方向。O1A 分析了構(gòu)件O1A的受力后，根據(jù)作用與反作用定律即確定棘輪上A 處的約束力FA的方向。FAFO19/18/202236 因?yàn)镃、D、E三處均為鉸鏈約束，所以這三處都有一個(gè)方向未知的約束力。 對(duì)于DE桿，D、E中間沒(méi)有外力作用，所以是二力桿，于是可以畫(huà)出其受力圖 。 對(duì)于CE桿，C、E二處雖然是鉸鏈約束，但C、E之間有外力F作用，所以不是二力桿。 作用在CE桿的C、E二處約束力，方向可以根據(jù)三力平衡匯交確定。9/18/202237 這里，要注意DE桿與CE桿在E處的受力FE和FE互為作用與反作用。9/18/202238 對(duì)于CD桿，D、C二處的受力，可以，所以根據(jù)CE和DE桿在C、D二處的受力以及作用與反作用原理確定。B處為滑動(dòng)軸承，其約束力FB垂直于CD的軸線方向，即水平方向，