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第1章理论力学基础
力的概念及性质
1. 力
:是物体之间的相互机械作用
2. 力的效应
运动效应:
是引起物体运动状态的变化或速度的变化
(外效应)
变形效应:
是引起物体形状改变
(内效应)
3. 力的三要素:
力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点
4. 力的单位:
N (牛顿) 或 KN(千牛)
理论力学是研究物体在空间的位置随时间改变的一般规律的科学。
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①力的可传性:可以沿其作用线移到刚体上的任一点而不改变力对刚体的外效应。
②力的成对性:力是两个物体之间的相互机械作用。
反作用定律:力成对出现,大小相等,方向相反,作用在不同物体上。
③力的可合性:两个力对物体的作用,可用一个力来等效代替。
④力的可分性:一个力产生两个效应,可将一个力分解成两个力。
因为力是矢量,所以力的合成和分解为矢量关系式。常用平行四边形和坐标分量等方法。
⑤力的可消性:一个力对物体产生的外效应,可被另一个或几个该同一物体上的外力所产生的外效应所抵消。
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①二力平衡定理:
当物体上只作用有两个外力而处于平衡时,这两个外力一定是大小相等,方向相反,作用线重合。
二力构件: (二力体) (二力杆)
A
B
FA
FB
A
A
C
B
B
C
B
G
NC
NB
(a)
(b)
(c)
图1-1 三角支架受力分析
G
NA
NB'
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②三力平衡汇交定理:由不平行的三个力组成的平衡力系必只汇交于一点。
分别作用于两个不同的物体上
2)作用力与反作用力:
易混:
1)二力平衡条件:
两个力作用在同一刚体上满足平衡条件
A
A
C
B
B
C
B
G
NC
NB
(a)
(b)
(c)
图1-1 三角支架受力分析
G
NA
NB'
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刚体受力分析
:
如果物体的运动是自由的,则这类物体称为“自由体”。
(或说位移不受限制的物体为自由体,如飞行的飞机、炮弹、火箭等)
非自由体:
如果物体的运动受到周围物体预先给定的限制,则此类物体为“非自由体”
(或物体的某种位移受到一定的限制的物体为非自由体。如机车受到轨道的限制,只能沿着轨道运动。重物由钢索吊住,不能下落等…)
:限制非自由体运动的条件
引起条件的物体
即对运动构成限制的物体称被限制物体的“约束”
如铁轨是火车的约束绳索是重物的约束轴承是轴的约束。
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:约束对被约束物体的作用力
(约束反力,或反力)
工程中常见的约束:
1、柔体约束
(绳索、皮带、链条等拉住物体,限制其运动。)
P
A
A
TA
P
作用线:沿柔性体
方向:离开非自由体(拉力)
柔绳约束动画
特点是只能承受拉力,不能承受压力和抗拒弯曲等。
柔性体
T1
T2
T1’
T2’
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2 、光滑面约束
PA
A
NA
PA
A
光滑面动画
N
R
作用线:沿约束面的公法线
方向:指向非自由体(压力)
曲面动画
齿轮表面动画
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3、光滑铰链约束
(平面铰链)结构
XA
YA
A
A
XA
YA
R
Rx
Ry
作用线:通过铰链中心
方向:待定(可用两个分力表示)
实例
分析
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固定铰支座
A
XA
YA
A
(1)
(2)
(3)
XA
YA
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活动铰支座
上摆
销钉
底板
滚轮
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