第一章静力学基本概念及公理概论

单元01：静力学基础静力学概念及公理一、力的概念1、（1）力的定义——力是物体之间相互的机械作用。

作用的结果：改变物体的运动状态→外效应；使物体变形→内效应（2）力的三要素——大小、方向、作用点（3）力是矢量——既有大小又有方向。

（4）力的单位——N或 kN2、力系的概念作用于同一物体的若干个力称为力系。

平衡力系：不改变物体原有运动状态的力系。

等效力系：对物体的作用效果完全相同的两个力系。

合力：与一个力系等效的力。

分力：一个力系中的每一个力。

3、刚体的概念在受力状态下保持其几何形状和尺寸不变的物体称为刚体。

刚体→理想的力学模型4、平衡的概念物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。

静力学的任务：研究物体在力系作用下的平衡条件,并由平衡条件解决工程实际问题。

二、静力学公理公理一：二力平衡公理当一个刚体受两个力作用而处于平衡状态时，其充分与必要的条件是：这两个力大小相等，作用于同一直线上，且方向相反。

只受两个力作用而平衡的物体称为二力体（二力构件）。

受力特点：两个力的方向必在二力作用点的连线上。

公理二：加减平衡力系公理在刚体的原有力系中，加上或减去任一平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。

推论1：力的可传性原理作用于刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变原力对刚体的作用效应。

公理三力的平行四边形法则作用于物体同一点的两个力可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由以这两个力为边所构成的平行四边行的对角线所确定，即合力矢等于这两个分力矢的矢量合。

力的分解F t= F n cosF r= F n sin推论2：三力平衡汇交定理如果刚体受同一平面的三个互不平行的力作用而平衡,则此三个力的作用线必汇交于一点.公理四作用与反作用定律两个物体间相互作用的一对力，总是大小相等，方向相反且共线，分别作用于这两个物体。

公理五刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。

第一章静力学的基本概念第一节力和平衡的概念一、力的概念力的运动效应和变形效应1、力的定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。

物体间的相互机械作用可分为两类：一类是物体间的直接接触的相互作用，另外一类是物和物体间的相互作用。

力的两种作用效应为：（1）外效应，也称为运动效应——使物体的运动状态发生改变；（2）内效应，也称为变形效应——使物体的形状发生变化。

静力学研究物体的外效应。

2、力的三个要素：力的大小、方向和作用点。

力的大小反映物体之间相互机械作用的强度，在国际单位制（SI）中，力的单位是牛（N）；在工程单位制中，力的单位是千克力（kgf）。

两种单位制之间力的换算关系为：1kgf=9.8N。

力的作用线：[力的方向是指静止物体在该力作用下可能产生的运动（或运动趋势）的方向。

]沿该方向画出的直线。

力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向。

二、刚体和平衡的概念刚体：在受力作用后而不产生变形的物体称为，刚体是对实际物体经过科学的抽象和简化而得到的一种理想模型。

而当变形在所研究的问题中成为主要因素时（如在材料力学中研究变形杆件），一般就不能再把物体看作是刚体了。

平衡：指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。

显然，平衡是机械运动的特殊形态，因为静止是暂时的、相对的，而运动才是永衡的、绝对的。

三、力系、等效力系、平衡力系力系：作用在物体上的一组力。

按照力系中各力作用线分布的不同形式，力系可分为：（1）汇交力系力系中各力作用线汇交于一点；（2）力偶系力系中各力可以组成若干力偶或力系由若干力偶组成；（3）平行力系力系中各力作用线相互平行；（4）一般力系力系中各力作用线既不完全交于一点，也不完全相互平行。

按照各力作用线是否位于同一平面内，上述力系各自又可以分为平面力系和空间力系两大类，如平面汇交力系、空间一般力系等等。

等效力系：两个力系对物体的作用效应相同，则称这两个力系互为等效力系。

工程力学第一篇理论力学第一章静力学基本概念和公理第一节静力学基本概念：物体的平衡、刚体、质点、质点系、物系、力、力的三要素（大小、方向、作用点）第二节静力学基本公理：二力平衡原理、加减平衡原理（→力的可传性原理）、力的平行四边形法则（→三力平衡汇交原理）、作用力与反作用力、刚化公理第三节约束力与约束反力1、柔性体约束2、光滑接触面约束3、光滑圆柱铰链支座4、固定铰链支座5、可动铰链支座第四节受力分析和受力图第二章平面汇交力系：各力的作用线位于同一平面内且汇交于同一点的力系第一节平面汇交力系的合成与平衡——几何法：力系中各力矢构成的力多边形（法则）自行封闭，或各力矢的矢量和为0 第二节平面汇交力系的合成与平衡——解析法（合力投影定理、平衡方程）第三章平面力偶系第一节力矩的概念与计算1、力矩：力对物体转动效应的度量2、合力矩定理：第二节力偶及其性质1、两个推论：作用面内任意移动；力偶不变力、臂任意2、平面力偶系、合力偶第三节平面力偶系的合成与平衡（合成：M=∑M 平衡：∑M=0）第四章平面一般力系第一节力线平移定理：力平移后相当于力×力矩（本质：原力加一力偶）第二节平面力系向一点简化第三节简化结算分析、合力矩定理1、合力偶，与简化中心无关2、合力，与简化中心有关3、继续简化为一合力4、都等于0，平衡第四节平面一般力系的平衡方程第五节物体系的平衡、静定与静不定1、物系平衡特点：物系静止、物系中每个单体也是平衡的2、静定、静不定独立方程数≥未知力数目——静定独立方程数＜未知力数目——静不定（超静定）桁架第五章点的运动第六章动力学基本定律及动量定理1、牛顿运动三定律2、质点与质点系的动量定理第二篇材料力学第一章材料力学的基本概念第一节材料力学的任务：在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济有又安全的构建，提供必要的理论基础和计算方法。

1、强度要求：抵抗破坏的能力2、刚度要求：抵抗变形能力3、稳定性要求：保持原有平稳形态能力第二节变形固体的基本假设1、连续性假设2、均匀性假设3、各向同性假设4、小变形假设第三节内力和应力的概念正应力σ剪应力τ单位N/㎡称为：帕斯卡或帕（Pa）第四节变形与应变应变ε剪应变γ度量变形程度的基本量，无量纲第五节杆件变形的基本形式1、拉伸或压缩2、剪切3、扭转4、弯曲第六节材料力学的研究内容和思路第二章轴向拉伸与压缩1、轴向拉压的概念力：拉+ 压- 轴力图2、轴向拉压时的内力和应力1）平面假设：2）横截面上各处仅存正应力σ，并沿横截面均匀分布3、材料拉伸时的力学性能弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段比例极限σp、弹性极限σe、屈服极限σs、强度极限σb冷作硬化4、材料在压缩时的力学性能5、温度和时间对材料力学性能的影响(冷脆)6、失效、安全系数和强度计算：强度校核、强度设计、确定许可载荷7、变形计算8、温度应力和装配应力第三章剪切与挤压实用计算（校核、设计、确定许用载荷）1、剪力Q 2、剪切应力τ 3、剪切强度计算第四章扭转1、扭转的概念和实例2、外力偶矩、扭矩、扭矩图3、薄壁圆筒扭转时的应力、剪切胡克定律4、圆周扭转时的应力5、圆轴扭转时的变形和变性能第五章弯曲内力1、任意横截面的计算2、正确绘制剪力弯矩图第六章弯曲应力第七章应力与应变状态分析与强度理论第八章组合变形。