清华大学静力学(十一)

工程力学——课后练习题讲解教师张建平第一章静力学基础课后习题：1. P32习题1-12. P32习题1-23. P33习题1-8图a和b所示分别为正交坐标系Ox解：图（）：F分力：图与解图，两种情形下受力不同，二者的1-2a解图示压路机的碾子可以在推力或拉力作用下滚过）：θ解图第二章力系的简化课后习题：1. P43习题2-12. P43习题2-23. P44习题2-4由作用线处于同一平面内的两个力F和习题图所示一平面力系对A(30)，B(0，图示的结构中，各构件的自重都略去不计。

1图2-4解习题）中的梁∑0,F0,1m习题3-3图解：根据习题3-3第三章附加习题课后习题：1. P69习题3-52. P69习题3-63. P70习题3-74. P71习题3-135. P71习题3-143-14 图示为凸轮顶杆机构，在凸轮上作用有力偶，其力偶矩确定下列结构中螺栓的指定截面Ⅰ－Ⅰ上的内力分量，，产生轴向拉伸变形。

，产生剪切变形。

如习题4-2图所示直杆A、C、B在两端A、B处固定，在C解：首先分析知，该问题属于超静定问题，受力图如图所示：试用截面法计算图示杆件各段的轴力，并画轴力图，单解：(a)题题－3一端固定另一端自由的圆轴承受四个外力偶作用，如5-3解：将轴划分为四个截面扭矩平衡方程im m 扭矩平衡方程+m3-3扭矩平衡方程5-5 试写出图中所示各梁的剪力方程、弯矩方程图3建立坐标系并确定两个控制面，如图左侧为研究对象：−=）取根据力平衡方程和弯矩平衡方程得出4ql弯矩方程：1解建立坐标系，并取两个控制面，如图ql ql1Q。

约束力的方向与限制物体运动的方向相反
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§1-3 平衡问题的解法
（二）光滑面约束 约束力沿公法线方向指向被约束的物体
• 合力(resultant force) : 与某力系等效的力 { F 1 ,F 2 , ,F n } { F R }
• 平衡力系(force system in equilibrium): { F 1 ,F 2 , ,F n } { 0 }
对刚体不产生任何作用效应的力系
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§1-0 力学模型与力系
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§1-1 共点力系的合成
一、几何法（矢量法） 结论：合力为力多边形的封闭边
设 {F1,F2,F3}为作用在A点的力系，求其合力
F3
F2
F3
FR FR12
F2
F3
力
FR
F2
多 边
A
F1
F1
形 F1
F R 12 F 1F 2 F RF R 12 F 3 F RF 1F 2F 3
设 {F 1,F 2, F n}为作用在A点的共点力系
静力学 STATICS
第一章 质点的平衡 第二章 刚体的平衡 第三章 刚体系与结构的平衡 第四章 质点系的平衡
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§1-0 力学模型与力系
•质点系(particle system)：具有一定联系的若干个质点的集合 •刚 体(rigid body)：特殊的质点系，其上任意两点间的距离
保持不变 。
当研究航天器轨道问题时——质点 当研究航天器姿态问题时——刚体、质点系、刚体系
特点：利用解析法，便于定量分析平衡问题。
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§1-2 共点力系的平衡条件
思考题：
空间汇交力系的平衡方程的投影轴必须垂直吗？

FRy
FRx
止推轴承
机器中常见各类轴承，如 滑动轴承或径向轴承等。这些 轴承允许轴承转动，但限制与 轴线垂直方向的运动和位移。 轴承约束力的特点与光滑圆柱 铰链相同，因此，这类约束可 归入固定铰支座。受力分析Fra bibliotek受力图F
怎样确定O、B二处的受力？
A 处固定
怎样确定 A 处
F
的受力？

D、E 二处为活页铰链
第1章 受力分析概述
本章主要介绍静力学模型—物体的模型、连接 与接触方式的模型、载荷与力的模型，同时介绍物体 受力分析的基本方法。

静力学模型 力的基本概念 工程常见约束与约束力 受力分析与受力图 结论与讨论
静力学模型
物体的抽象与简化－刚体 集中力和分布力 约束
F D
E
怎样确定 D、E 二处的受力？
对于一定 的牵引力
怎样确定配重 W 或滑轮位置？
G B F
对于处于某一 位置的机械臂
A
怎样确定A、B、G三处的受力？
分析力学问题时，往往必须首先根据问题的性 质、已知量和所要求的未知量，选择某一物体（或 几个物体组成的系统）作为研究对象，并假想地将 所研究的物体从与之接触或连接的物体中分离出来， 即解除其所受的约束而代之以相应的约束力。
解除约束后的物体，称为分离体（isolated body）。
分析作用在分离体上的全部主动力和约束力，画 出分离体的受力简图－受力图。这一过程即为受力分 析。
受力分析是求解静力学和动力学问题的 重要基础。具体步骤如下：
选定合适的研究对象，确定分离体； 画出所有作用在分离体上的主动力（一般皆为 已知力）；
柔索约束 刚性约束

重庆大学《理论力学》课程教案2005版机械、土木等多学时各专业用2005年8月使用教材：《理论力学》，张祥东主编，重庆大学出版社2002年《理论力学》，哈尔滨工业大学，高等教育出版社2004年《Engineering Mechanics理论力学》，杨昌棋等缩编，重庆大学出版社2005年参考文献［1］同济大学理论力学教研室，理论力学，同济大学出版社，2001年［2］乔宏洲，理论力学，中国建筑工业出版社，1997年［3］华东水利学院工程力学教研室，理论力学，高等教育出版社，1984年［4］理论力学（第六版）哈尔滨工业大学理力教研室编．普通高等教育“十五”国家级规划教材高等教育出版社．2002年8月［5］理论力学（第3版）郝桐生编．教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育出版社．2003年9月［6］理论力学（第1版）武清玺冯奇主编．教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育出版社．2003年8月第1篇静力学第1章静力学基本知识与物体的受力分析一、目的要求1．深入地理解力、刚体、平衡和约束等基本概念。

2．深入地理解静力学公理（或力的基本性质）。

3．明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法。

4．熟练而正确地对单个物体与物体系统进行受力分析，画出受力图。

二、基本内容1．重要概念1）平衡：物体机械运动的一种特殊状态。

在静力学中，若物体相对于地面保持静止或作匀速直线平动，则称物体处于平衡。

2）刚体：在力作用下或运动过程中不变形的物体。

刚体是理论力学中的理想化力学模型。

3）约束：对非自由体的运动预加的限制条件。

在刚体静力学中指限制研究对象运动的物体。

约束对非自由体施加的力称为约束反力。

约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反。

4）力：物体之间的一种相互机械作用。

其作用效果可使物体的运动状态发生改变和使物体产生变形。

前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或内效应，理论力学只研究力的外效应。