工程力学-常见的约束和刚体受力分析共21页
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工程力学——刚体的受力分析1. 引言工程力学是工程学科的基础课程之一,对于工程师来说,掌握刚体的受力分析是非常重要的。
刚体是一个非常基础的物体模型,广泛应用于机械、土木、航空等各个工程领域中。
本文将介绍刚体的受力分析方法,并通过实例进行说明。
2. 刚体的基本概念刚体是指具有保持形状和大小不变的特性的物体。
在受力作用下,刚体可以执行平动运动和转动运动。
在刚体力学中,主要研究刚体在平面内的运动。
3. 刚体的力学模型为了方便研究刚体的受力分析,我们将刚体简化为力学模型。
常用的力学模型有绳、杆、轮等。
对于简化的刚体模型,需要考虑以下几个方面:3.1 质点与刚体的区别刚体模型中质点与刚体是两个不同的概念。
质点指的是一个不含有结构的物体,可以看作是粒子的模型。
而刚体是由多个质点组成的,具有一定的形状和结构。
3.2 对刚体的受力分析在刚体的受力分析中,我们需要考虑刚体所受的外力和内力。
外力包括作用在刚体上的重力、支撑力、摩擦力等。
内力包括刚体内部各个部分之间的相互作用力。
3.3 绳的作用和特点绳是常用的刚体模型之一,它可以用来连接物体、传递力量。
在绳的受力分析中,需要考虑绳的拉力以及绳与物体之间的接触力。
4. 刚体的受力分析方法刚体的受力分析有多种方法,下面将介绍一些常用的方法。
4.1 分解法分解法是一种常用的受力分析方法。
通过将受力分解为水平方向和竖直方向上的分力,可以简化问题的分析过程。
4.2 力矩法力矩法是一种基于力矩平衡的分析方法。
通过分析刚体受力的力矩作用,可以确定刚体的平衡条件。
4.3 自由体法自由体法是一种将刚体与其周围环境分离开来进行受力分析的方法。
通过将刚体从整体中分离出来,可以更清晰地分析受力情况。
5. 实例分析下面通过一个实例对刚体的受力分析方法进行说明。
假设一个位于水平面上的刚体上有一个绳子和一个悬挂的重物。
我们可以采用分解法进行受力分析,将刚体的受力分解为水平方向和竖直方向的分力,再进行力的平衡和力矩的平衡条件的分析,最终得出刚体的受力分布情况。
静力学第一章、静力学公理和物体的受力分析1、 基本概念:力、刚体、约束和约束力的概念。
2、 静力学公理:(1)力的平行四边形法则;(三角形法则、多边形法则)注意:与力偶的区别 (2)二力平衡公理;(二力构件)(3)加减平衡力系公理;(推论:力的可传性、三力平衡汇交定理) (4)作用与反作用定律; (5)刚化原理。
3、常见约束类型与其约束力:(1)光滑接触约束——约束力沿接触处的公法线; (2)柔性约束——对被约束物体与柔性体本身约束力为拉力; (3)铰链约束——约束力一般画为正交两个力,也可画为一个力; (4)活动铰支座——约束力为一个力也画为一个力;(5)球铰链——约束力一般画为正交三个力,也可画为一个力; (6)止推轴承——约束力一般画为正交三个力;(7)固定端约束——两个正交约束力,一个约束力偶。
4、物体受力分析和受力图: (1)画出所要研究的物体的草图; (2)对所要研究的物体进行受力分析; (3)严格按约束的性质画出物体的受力。
第二章、平面汇交力系与平面力偶系1、平面汇交力系: (1)几何法(合成:力多边形法则;平衡:力多边形自行封闭)(2)解析法(合成:合力大小与方向用解析式;平衡:平衡方程0xF=∑,0y F =∑)2、平面力对点之矩——()O M Fh =±F ,逆时针正,反之负3、平面力偶系: (1)力偶:由两个等值、反向、平行不共线的力组成的力系。
(2)力偶矩:M Fh =±,逆时针正,反之负。
(3)力偶的性质:[1]、力偶中两力在任何轴上的投影为零;[2]、力偶对任何点取矩均等于力偶矩,不随矩心的改变而改变;(与力矩不同) [3]、若两力偶其力偶矩相等,两力偶等效;[4]、力偶没有合力,力偶只能由力偶等效。
(4)力偶系的合成(iM M=∑)与平衡(0M =∑)第三章、平面任意力系1、力的平移定理:把力向某点平移,须附加一力偶,其力偶矩等于原力对该点的力矩。