2025年09月18日
物理 / 力学
1355字
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一、静力学公理与推论

1、公理:二力平衡公理

要使刚体在两个力作用下维持平衡状态,必须也只需这两个力的大小相等、方向相反、沿同一直线作用。

2、公理:加减平衡力系公理

可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力,而不改变原力系对刚体的作用。但是涉及内力和变形的问题中,此公理不再适用。

3、推论:力在刚体上的可传性

作用于刚体的力,其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动,而不改变它对该刚体的作用效果。

4、公理:力的平行四边形定则

作用于物体上任一点的两个力可以合成为作用于同一个点的一个力,合力为两原力的矢量和。

5、推论:三力汇交定理

当刚体在三个力的作用下平衡时,设其中两力的作用线相交于某点,则第三力的作用线也必定通过这个点。

6、公理:作用和反作用定律

任何两个物体之间相互作用的力,总是大小相等、作用线相同,但指向相反,并同时作用在两个物体上。

7、公理:刚化原理

变形体在某一力系作用下处于平衡,如果将此变形体刚化为刚体,其平衡状态保持不变。反之不一定成立,刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件,但不是充分条件。

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二、工程中常见的约束和约束力

1、基本概念

  • 自由体:可以任意运动的物体。
  • 非自由体:运动(位移)受到某些限制的物体。
  • 约束:由周围物体构成的、限制非自由体位移的条件。
  • 约束力:约束被约束提的作用力
  • 主动力:约束力以外的力

2、常见的几种类型的约束

(1)柔绳、链条、胶带构成的约束

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(2)光滑接触面的约束

作用在接触点,方向沿接触面公法线,并指向受力物体。

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(3)光滑圆柱铰链约束

  1. 向心轴承(径向轴承)

    约束特点:轴在轴承孔内,轴为非自由体,轴承孔为约束。向心轴承的约束力可以分解为两个垂直方向的约束力。

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    上图为轴承约束的示意图

  2. 圆柱铰链与固定铰链支座

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    上图为圆柱铰链示意图

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    上图为圆柱铰链的受力分析

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    上图为固定铰链支座示意图和固定铰链支座受力分析

(4)其他约束

  1. 活动铰链支座

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    上图为活动铰链示意图和受力分析

  2. 光滑球铰链约束

    约束特点:通过球和球壳将构件连接,构件可以绕球心任意运动,但构件与球心不能有平移。

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    上图为光滑球铰链约束示意图

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    上图为光滑球铰链约束的受力分析

  3. 推力轴承(止推轴承)

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    上图为推力轴承约束的受力分析

  4. 固定端约束。

    约束特点:将物体的一段定死,限制其任何运动。

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    上图为固定端约束的示意图

    在后面的学习中完成对固定端约束的受力分析。

三、物体的受力分析和受力图

  1. 取分离体
  2. 画出对象所受的全部主动力
  3. 存在约束的地方,按照约束类型逐一画出约束力

例1二力构件

  1. 分析下图中杆的受力,端点固定,忽略杆的重力。

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    应当敏感识别二力构件,并利用二力平衡公理,有助于后续解题。

  2. 分析直角弯杆的受力,端点固定,忽略杆的重力。此时利用二力平衡公理,可以避免错误解法。

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例2:​试画出(a)和(b)中杆的受力图。

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​ 注意在图(b)中利用三力交汇定理

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作者信息:老官童鞋gogo
发表于:2025年09月18日