11 力的概念与静力学基本公理,1力的概念 （1）力的定义 （2）力的三要素 （3）力的表示方法 （4）力系与等效力系,图1-1 力的几何表示,1.1 .1 力的概念与作用方式,11 力的概念与静力学基本公理,2力的作用方式 (1)集中载荷。 (2) 分布载荷。,11 力的概念与静力学基本公理,112 刚体与平衡的概念,问题:力的三要素是什么?为什么把他们称为力的三要素? 什么是合力?合力是否一定比分力大? 什么是集中载荷?什么是分布载荷?什么是载荷集度? 为什么说力是矢量?什么是定位矢量?什么是滑移矢量?,1刚体与变形固体 2平衡与平衡力系,11 力的概念与静力学基本公理,113 静力学基本公理,1二力平衡公理与二力构件 作用在同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分和必要条件是：此二力大小相等，方向相反，作用在同一直线上（见图1-3）。简称等值、反向、共线。用矢量表示为F1= -F2。,11 力的概念与静力学基本公理,在两个力作用下处于平衡状态的构件，称为二力构件。,11 力的概念与静力学基本公理,11 力的概念与静力学基本公理,2加减平衡力系公理与力的可传性原理 在一个已知的力系上加上或减去一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。 力的可传性原理 作用在刚体上的力，可沿其作用线移动到刚体上的任意一点，而不会改变原力对刚体的作用效应（见图1-6）。,11 力的概念与静力学基本公理,11 力的概念与静力学基本公理,3力的平行四边形法则与三力平衡汇交原理 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的作用点在此二力的交点上，合力的大小和方向由此二力为邻边组成的平行四边形的对角线决定（见图1-8）。用FR表示F1与F2的合力，其矢量和表达式为 FR=F1+F2,图1-8 力的平行四边法则示意图,11 力的概念与静力学基本公理,三力平衡汇交原理：若物体在三个互不平行的力作用下处于平衡，则此三力的作用线汇交于一点（见图1-9）。利用三力平衡汇交原理，可以确定三力构件中未知力的作用线方位。,4作用与反作用公理 两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用线相同，并分别作用在两个相互作用的物体上。,11 力的概念与静力学基本公理,11 力的概念与静力学基本公理,问题 1.为什么说二力平衡公理、加减平衡力系公理和力的可传性原理都只适用于刚体? 2.凡是两端铰接且不计自重的连杆都称为二力构件吗?二力构件与其形状有关系吗? 3.重力与弹力有可能互为作用力与反作用力吗?,12 约束与约束力,121 约束与约束力的概念,限制构件运动的周围其他物体称为该构件的约束。,12 约束与约束力,122 常见约束及其力学模型,1柔体约束 由绳索、链条、皮带等柔性物体构成的约束都简化为柔体约束。约束力的作用点在柔性体与被约束物体的连结点，作用线沿柔性体中心线，方向背离受力体。,12 约束与约束力,12 约束与约束力,2光滑面约束 两物体相互接触时，忽略两接触面之间的摩擦，这种接触所形成的约束称为光滑面约束。光滑面约束的约束力应沿接触表面公法线并指向受力物体（压力）。,12 约束与约束力,12 约束与约束力,3光滑铰链约束 用圆柱销将两个带圆孔的构件联接起来，这种联接方式称为铰链联接。,图1-15 铰链联接示意图 a) 拆分图 b) 装配图 c) 联接简图,12 约束与约束力,（1）中间铰。用铰链将两个构件联接在一起，从而形成了中间铰。,12 约束与约束力,（2）固定铰支座。用铰链联接的两个构件，若其中有一个构件属于固定支架，则这种由固定支架通过铰链对构件形成的约束称为固定铰支座（见图1-17a）。,12 约束与约束力,（3）活动铰支座。用铰链联接的两个构件，若其中有一个构件属于活动支架，则这种活动支架通过铰链对构件形成的约束称为活动铰支座（见图1-18a）。,13 受力图,131 构件的受力分析与受力图,（1）绘制力学模型图。用简单的轮廓线表示构件形状，用常见的约束简化各种联接，从而将工程结构或机构简化为力学模型图。 （2）解除约束取分离体并画受力图。对单个构件则先解除约束，取分离体画上主动力和约束力,得到单个构件受力图。对由几个构件联接而成的系统（称为物体系统）先解除系统之外物体对系统各构件的约束，绘出系统的模型图，画上所受的主动力，再画上约束力，得到物体系统的受力图。系统内部各构件之间的联接不变，亦不必画出他们相互之间的作用力。,13 受力图,例1-1 如图1-19a所示，重力为W的球体A，用绳子BC系在墙壁上，试画球体A的受力图。 解：取球为分离体，先画主动力W，再画约束力FT和FN（见图1-19b）,13 受力图,例1-2 如图1-20a所示的三角支架，重为G的水平梁AB用斜杆CD支撑，A、C、D三处均为光滑铰链联接，梁上放置一重力为W的电机，不计CD杆的自重，试分别画出杆CD和梁AB（包括电机）的受力图。,13 受力图,11 力的概念与静力学基本公理,解（1）取CD杆为分离体研究对象。由于CD杆自重不计，与周围物体有两个接触点，受两个外力作用，且处于平衡状态，故CD杆为二力杆，两端虽然为光滑铰链约束，但不必画成正交分力，其约束力FC和FD沿C、D两点连线，且为压力。CD杆的受力图如图1-20c所示。 （2）取梁AB（包括电机）为分离体研究对象。受两个主动力G、W作用；梁AB与周围物体有A、D两个接触点，A点为固定铰链支座约束，其约束力为FAx、FAy两个正交分力；D点为铰链联接，但其约束力与FD互为作用力与反作用力关系，故其约束力为FD，方向与FD的方向相反。梁AB（包括电机）的受力图如图1-20b所示。,13 受力图,例1-3 如图1-21a所示，某复合梁ABCD受到均布载荷q和集中力F作用，试画出AC、CD和作为整体的ABCD的受力图。 解 (1) 取梁AC为分离体研究对象。梁AC的受力图如图1-21b所示。,（2）取梁CD为分离体研究对象。梁CD的受力图如图1-21c所示。 （3）取复合梁ABCD整体为分离体研究对象。复合梁ABCD整体受力图如图1-21d所示。,13 受力图,13 受力图,例1-4 如图1-22a所示为一凸轮机构结构简图，试画出导杆AB的受力图。 解 取导杆AB为分离体研究对象。导杆AB的受力图如图1-22b所示。,13 受力图,