理论力学公式

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2013.1.27兰州

师兄的建议:考试不仅仅是知识的积累,更重要的是会学,重点考试内容必须掌握,

所以我们要好好复习

静力学

静力学是研究物体在力系作用下平衡的科学。

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。

意点:(1)画全主动力和约束力;

(2)画简图时,不要把各个构件混在一起画受力图;

(3)灵活利用二力平衡公理(二力构件)和三力平衡汇交定理;

(4)作用力与反作用力。

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

0x

F

=∑,0y F =∑)

意点:(1)投影轴尽量与未知力垂直;(投影轴不一定相互垂直)

(2)对于二力构件,一般先设为拉力,若求出负值,说明受压。 2、平面力对点之矩——()O M Fh =±F ,逆时针正,反之负 意点:灵活利用合力矩定理 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(i

M 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。

2、简化的中间结果:

1)主矢R

'F ——大小:R F '=;

方向:(cos ,/R ix R F F =F i ,()cos ,/R iy

R

F F ''=∑F j 。

(2)主矩()O

O i

M M =∑F

3、简化的最后结果:

(1)主矢0R

'≠F ——[1]、0O M =,合力,作用在O 点; [2]、0O M ≠,合力,作用线距O 点为/O R

M F '。

(2)主矢0R

'=F ——[1]、0O M ≠,合力偶,与简化中心无关; [2]、0O M =,平衡,与简化中心无关。

4、平面任意力系的平衡

(1)平衡条件——0R

'=F 、0O M =。

(2)平衡方程——[1]、基本式:

0x

F =∑、0y

F =∑、()0O

M =∑F ;

[2]、二矩式:0x

F =∑、()0A

M =∑F 、()0B

M =∑F ,A 、

注 注

B 连线不垂直于x 轴;

[3]、三矩式:

()0A

M =∑F 、()0B

M =∑F 、()0C

M =∑F ,

A 、

B 、

C 三点不得共线。

5、平面平行力系平衡方程: (1)

0y

F =∑、()0O

M =∑F ,y 轴不垂直力的作用线;

(至少有一个力矩方程) (2)()0A

M =∑F 、()0B

M =∑F ,A 、B 连线不与各力平行。 意点:(1)矩心应取在多个未知力的交点上;

(2)投影方程和力矩方程中的正负号;

(2)平衡方程的写法:

()0A

M =∑F ,不可写成0M =∑、()0M A =∑、

()0A

M F =∑或()0A

=∑M F 。

6、静定与超静定问题——比较未知量个数与独立平衡方程的个数。

7、平面简单桁架内力计算——(1)节点法(平面汇交力系)、(2)截面法(平面任意力系)

第四章、空间力系

1、力在轴上的投影——直接投影法、间接(二次)投影法。

2、空间汇交力系——合成与平衡(三个独立方程)

3、力对点之矩、力对轴之矩——对点()O =⨯M F r F ,对轴 ()z z xy M M F h ==±F 等;力对点的矩矢在过该点的轴上的投影等于力对该轴的矩。

4、空间力偶系——合成与平衡

5、空间任意力系的简化:

(1)中间结果:

[1]、主矢R

i '

=∑F F ——大小:R F '=

方向:()cos ,/R

ix

R

F

F '=F i 等。

[2]、主矩()O O

i

=∑M M F

(2)最后结果:

[1]、主矢0R

'≠F ——[a]、0O =M ,合力,作用线过简化中心; [b]、0O ≠M 、R O '⊥F M ,合力,作用线距O 点为/O R M F ';

[c]、0O ≠M 、//R

O 'F M ,力螺旋,中心轴过O 点。

[2]、主矢0R

'=F ——[a]、0O ≠M ,合力偶,与简化中心无关; [b]、0O =M ,平衡,与简化中心无关。

6、空间任意力系的平衡

(1)平衡条件——0R

'=F 、0O =M 。

(2)平衡方程——

0x

F

=∑、0y F =∑、0z F =∑、