理论力学

2020-03-27 02:05

第一章 静力学公理和物体受力分析

§1-1 力和刚体的概念

§1-2 静力学基本公理

§1-3 约束和约束力

§1-4 物体的受力分析2受力图

1. 静力学研究作用在物体上力系的平衡。具体研究以下三个问题。 (1)物体的受力分析: (2)力系的等效替换和简化: (3)力系的平衡条件及其应用。

2. 力是物体间相互的机械作用,这种作用使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形。

力的作用效应由力的大小、方向和作用点决定,称为力的三要素。力是定位矢量。作用在刚体上的力可沿作用线移动,是滑动矢量。

3. 刚体是在力作用下不变形的物体,它是实际物体的抽象化模型。在静力学中把物体看成刚体,从而简化了平衡问题的研究。

4. 静力学公理是力学的最基本、最普遍的客观规律。 公理1 力的平行四边形法则。

公理2 二力平衡公理。

以上两个公理,阐明了作用在一个物体上力系最简单的合成方法及其平衡条件。

公理3 加减平衡力系公理。

此公理是研究力系等效变换的依据。公理2、公理3只适用于刚体。 公理4 作用和反作用定律。

此公理阐明了两物体间相互作用力的关系。 公理5 刚化公理。

此公理阐明了变形体抽象成刚体的条件,并指出刚体平衡的必要和充分条件只是变形体平衡的必要条件。

5. 约束和约束力

限制非自由体某些位移的周围物体,称为约束,如:绳索、铰链、滚动支座、球铰链及止推轴承等。约束对非自由体施加的力称为约束力。约束力的方向与该约束所能限制的位移方向相反。应根据约束本身的特性确定其约束力。

6. 物体的受力分析和受力图是研究物体平衡和运动的前提。

画物体受力图时,首先要明确研究对象、取分离体;再画出作用在物体上的主动力和约束力。当分析多个物体组成的系统受力时,要注意分清内力与外力,内力成对可不画;还要注意作用力与反作用力之间的相互关系。

第二章 平面汇交力系与平面力偶系

§2-1 平面汇交力系合成与平衡的几何法

§2-2 平面汇交力系合成与平衡的解析法

§2-3 力对点之矩的概念及计算

§2-4 平面力偶理论

1.

平面汇交力系合成为通过汇交点的一个合力

,其大小、方向等于各分力的矢量和,即

(1)在几何法中,合力的大小、方向由力多边形的封闭边表示。

(2)在解析法中,根据合力投影定理,利用各分力在两个正交轴上投影的代数和,按下列公式计算合力的大小和方向余弦:

2.

平面汇交力系平衡的必要和充分条件是合力(1)平衡的几何条件:力多边形自行封闭。

(2)平衡的解析条件:各分力在两个坐标轴上投影的代数和分别等于零,即

等于零。

两个独立的平衡方程,可解两个未知量。

3.

力矩是度量力对物体转动效应的物理量。平面问题中,力对点之矩是代数量。

力臂是指矩心到力作用线的距离,取逆时针转向为正,反之为负。

4.

合力矩定理 平面汇交力系的合力

对平面内任一点之矩等于各分力对该点之矩的代数和,即

5.

力偶是等值,反向,不共线的两个平行力组成的特殊力系。力偶无合力,也不能与一个力平衡。力偶对物体只产生转动效应。

6. 力偶矩是度量力偶对物体转动效应的物理量,即

力偶臂

是两力作用线间的距离,取逆时针转向为正,反之为负。

7.

力偶对任一点之矩等于力偶矩,而与矩心位置无关。

8.

同平面内力偶的等效条件:同平面内的两个力偶,如力偶矩相等,则两力偶等效。

9. 平面力偶系的合成与平衡

平面力偶系可合成为一个合力偶。合力偶矩等于各分力偶矩的代数和,即

平面力偶系平衡的必要和充分条件是:力偶系中各力偶矩的代数和等于零,即

一个独立的平衡方程,解一个未知量。

第三章 平面力系

§3-1 力的平移定理 §3-4 平面力系的平衡条件和平衡方程

§3-2 平面力系向一点简化 §3-5 物体系的平衡2静定与静不定概念

§3-3 平面力系简化结果分析 §3-6 平面简单桁架

1. 力的平移定理 作用在刚体上某点A 的力F 可平行移动到任意点B,平移时需附加一个力偶,该力偶的力偶矩等于力F 对平移点B 的力矩。 2. 平面力系的简化 根据力的平移定理,将平面力系向平面内任一点简化,得到一个力和一个力偶。力的大小、方向等于力系的主矢,力偶的矩等于力系对简化中心的主矩。主矢与简化中心位置无关,主矩与简化中心位置有关。 3. 力系的简化结果归结为计算两个基本物理量--主矢和主矩。它们的解析表达式分别为 4. 平面力系向一点简化有三种可能情形: 主矢 主矩 简化结果 平衡 力偶 合力 5. 合力矩定理 合力对某一点之矩等于力系中各力对该点之矩的代数和。 6. 平面力系平衡的必要与充分条件 力系的主矢和对任一点的主矩都等于零,即:

7. 平面力系的平衡方程有三种形式:

基本形式:

二矩式:

(A 、B 连线不能与x 轴垂直)

三矩式:

三个独立的平衡方程,可解三个未知量。

(A 、B 、C 三点不共线)

8. 求解力系平衡问题的方法和步骤。 (1)选取研究对象;

(2)分析研究对象受力,画受力图;

(3)根据力系的类型列写平衡方程,选取适当的坐标轴和矩心,以使方程中未知量个数最少; (4)求未知量,分析和讨论计算结果。

9.

分析物体系统平衡时,注意分清内力和外力,并注意灵活选择研究对象及平衡方程,以便简捷求解。如系统是由n 个受平面力系作用的物体组成,则独立的平衡方程数为

个。

10.

桁架由二力杆铰接而成,求平面简单桁架各杆内力有节点法和截面法。

平面汇交力系

一、填空题

1. 力系简化的主要依据是 。

2. 不为零的力在某轴上的投影等于零,则该力与轴的夹角应为 ___________ 。


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