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第1章机构静力分析基础学习目标正确理解力的概念及静力学基本定理；理解常见的约束及约束力的特点；掌握物体受力分析的方法，能画出研究对象的受力图；掌握力投影的概念及求法、合力投影定理；会求解平面汇交力系合成的解析法；熟悉力对点之矩的概念，合力矩定理，力对点之矩的求法，力偶及力偶矩的概念，力偶的性质；掌握力的平移定理，平面任意力系的简化，固定端约束，不考虑摩擦的平面力系的平衡方程及应用。
1．1力的基本概念及其性质1．1．1 力的概念人们在长期的生产实践活动中，经过不断地观察和总结，建立了力的概念。
1．定义力是物体问相互的机械作用。
这种作用使物体的运动状态、形状或尺寸发生改变。
力使物体的运动状态发生改变称为力的外效应；力使物体的形状或尺寸发生改变称为力的内效应。
例如：用手推门时，手指与门之间有了相互作用，这种作用使门产生了运动；用空气锤锻打工件，空气锤和工件问有了相互作用，工件的形状和尺寸发生了改变。
2．刚体在外力作用下不发生变形的物体称为刚体。
例如，用脚踢皮球，脚和球体之间产生了相互作用，球体的运动状态和形状尺寸同时发生了改变，力对球体的这两种效应并不是单独发生的，而是同时发生的。
当研究物体的运动规律(包括平衡)时，可以忽略不计形状尺寸改变对运动状态改变的影响，把物体抽象为不变形的理想化模型——刚体，这是将物体抽象化的一个最基本的力学模型。
3．力的三要素力对物体的效应取决于力的三要素，即力的大小、方向和作用点。
力是一个既有大小又有方向的量，称为力矢量，用一个有向线段表示。
线段的长度按一定的比例尺表示力的大小；线段箭头的指向表示力的方向；线段的始端A(图1—1)或末端B表示力的作用点。
力的单位为牛顿(N)。
4．力系与等效力系若干个力组成的系统称为力系。
若一个力系与另一个力系对物体的作用效果相同，那么这两个力系互为等效力系。
若一个力与一个力系等效，则称这个力为该力系的合力，图1—1力矢量而该力系中的各力称为这个力的分力。
第一章结构静力分析1．1 结构分析概述结构分析的定义：结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。
结构这个术语是一个广义的概念，它包括土木工程结构，如桥梁和建筑物；汽车结构，如车身骨架；海洋结构，如船舶结构；航空结构，如飞机机身等；同时还包括机械零部件，如活塞，传动轴等等。
在ANSYS产品家族中有七种结构分析的类型。
结构分析中计算得出的基本未知量（节点自由度）是位移，其他的一些未知量，如应变，应力，和反力可通过节点位移导出。
静力分析---用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。
静力分析包括线性和非线性分析。
而非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和蠕变。
模态分析---用于计算结构的固有频率和模态。
谐波分析---用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
瞬态动力分析---用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可计及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。
谱分析---是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的应力和应变。
曲屈分析---用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。
ANSYS可进行线性（特征值）和非线性曲屈分析。
显式动力分析---ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。
此外，前面提到的七种分析类型还有如下特殊的分析应用：●断裂力学●复合材料●疲劳分析●p-Method结构分析所用的单元：绝大多数的ANSYS单元类型可用于结构分析，单元型从简单的杆单元和梁单元一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元。
1．2 结构线性静力分析静力分析的定义静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的情况。
可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷（如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷）。
第一章静力分析的基本概念与方法【基本概念】力的概念，刚体、变形体、平衡的概念，约束的概念。
【基本内容】力的运动效应与变形效应，加减平衡力系原理及应用，力的可传性及其限制，二力构件与二力平衡条件及其应用，几种典型约束及相应的约束力，取隔离体作受力图，约束力的分析与计算。
重点掌握静力分析的基本方法，以及正确取隔离体作受力图。
【课程精讲】一、关于力、力的平衡以及约束的概念和定义力——物体间的相互机械作用。
力的两种效应——是使物体的运动状态或速度发生变化；二是使物体发生变形。
前者称为运动效应；后者称为变形效应。
对于刚体只产生运动效应；对于变形体则既可能产生运动效应又可能产生变形效应。
力的可传性——只要保持力的大小和方向不变，则力的作用点可以沿着力的作用线移动，而不改变力对物体的运动效应。
力的可传性只对运动效应而言，即只有当物体或物体的一部分被抽象为刚体时，才是正确的。
当研究力对物体的变形效应时，力的可传性便不再成立。
平衡——物体对于参考系保持静止或作等速直线运动。
二力平衡条件——作用在刚体上的两个力，其平衡条件是：两个力大小相等、方向相反并沿同一直线作用。
在两个力作用下处于平衡状态的构件称为“二力构件”。
不平行三力的平衡条件——作用在刚体上同一平面内三个互不平行力平衡的必要与充分条件是：三力作用线汇交于一点，且力三角形封闭。
加减平衡力系原理——在作用于刚体上的任意力系上，加上或减去任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的运动效应。
加减平衡力系所得到的力系与原力系互为等效力系。
等效力系和加减平衡力系原理对于变形效应是不成立的。
约束——对构件运动形成限制的物体称为构件的约束。
不同的约束，在构件上产生不同的约束力。
柔性约束——绳索、皮带、链条等构成的约束。
柔性约束只产生沿着绳索、皮带、链条方向受拉的约束力。
无摩擦刚性约束——约束物与被约束的构件均为刚性，而且二者接触面的摩擦忽略不计，故又称为光滑面刚性约束。
这类约束有以下几种：光滑平面或曲面约束：约束力沿着两接触面共法线方向。
