第一章 构件的静力分析-知识点清单

《机械基础》机工版 一、构件的静力分析 知识点清单 1.1 力的概念与基本性质 1.2 约束和约束力 1.3 力系与受力图 1.4 力矩与力偶 1.1 力的概念与基本性质 知识点一 力的概念与基本性质 1.定义 力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态发生改变或使物体变形。 2.概念解释 力是指物体之间的相互作用，它能够改变物体的运动状态（如速度、方向）或使物体发生形变。力具有三个要素：大小、方向和作用点，这三个要素共同决定了力的作用效果。 大小：力的强度，用数值表示。 方向：力的作用方向，用箭头表示。 作用点：力作用在物体上的具体位置。 知识点二 静力学基本公理 1.公理一 二力平衡公理 （1）定义 刚体若受二力作用而平衡，其必要与充分条件是这两个力大小相等、方向相反、且作用在同一直线上。 （2）概念解释 二力平衡公理指出，当刚体受到两个力的作用时，要使刚体保持平衡，这两个力必须满足以下条件： 大小相等：两个力的大小必须相同。 方向相反：两个力的方向必须相反。 作用在同一直线上：两个力必须作用在同一条直线上。 2.公理二 力的传递性公理 （1）定义 在刚体上某点上或某点在任一个平衡力系，不会改变该力系对刚体的作用效果。 （2）概念解释 力的传递性公理表明，作用在刚体上的力可以沿其作用线在刚体上任意移动其作用点，而不改变力对刚体的作用效果。这意味着力的作用点可以在刚体上沿其作用线自由移动，只要力的大小和方向不变，力的效果就不会改变。 1.2 约束和约束力 知识点一 约束和约束力 1.定义 凡是对一个物体的运动或运动趋势起限制作用的其他物体，称作为这个物体的约束。约束物体的作用力称为约束力。约束力的方向总是与该约束所限制的运动趋势方向相反，作用点就在约束与被约束体的接触处。 2.概念解释 约束：对物体运动或运动趋势起限制作用的物体。 约束力：约束物体施加在被约束物体上的力，其方向与被约束物体的运动趋势方向相反，作用点在接触处。 知识点二 柔性约束 1.定义 绳索、链条、皮带等柔性物体形成的约束即为柔性约束。柔性物体只能承受拉力，而不能承受压力。柔性约束产生的约束力，通常直接指向靠在约束体中心线的被约束物（使被约束物体受拉）。 2.概念解释 柔性物体：如绳索、链条、皮带等，只能承受拉力，不能承受压力。 约束力方向：柔性约束产生的约束力方向指向被约束物体，使其受拉。 作用点：柔性约束的约束力作用点在柔性物体与被约束物体的接触处。 知识点三 光滑面约束 1.定义 当两物体直接接触，并忽略接触的摩擦时便可视为光滑面约束。这种约束只能限制物体滑着接触点公法线方向的运动，因此，光滑面约束的约束力必过接触点，沿接触面的公法线并指向被约束的物体，称为法向约束力或正压力。 2.概念解释 光滑面：忽略摩擦的接触面。 约束力方向：光滑面约束的约束力方向沿接触面的公法线方向，指向被约束物体。 作用点：光滑面约束的约束力作用点在接触点。 知识点四 铰链约束 1.定义 铰链约束是工程上连接两个构件的常见约束方式，是由两个薄壁轴向刚性的销，用一个销轴连接而成的。根据被连接物体的形状、位置及作用，光滑铰链约束又分为以下几种形式：中间铰链约束、固定铰链支座约束、活动铰链支座约束。 2.概念解释 中间铰链约束：由两个带圆孔的构件通过圆柱销连接，通常用符号表示。约束力方向不确定，但作用点在销轴处。 固定铰链支座约束：将销轴固定在支座上，套筒固定在一起，构成固定铰链支座约束。约束力方向不确定，但作用点在销轴处。 活动铰链支座约束：将固定铰链支座的销轴两端安装在滑槽上，另一端支座，叫做活动铰链支座，又称滑动铰链支座。约束力方向垂直于支承面，作用点在销轴处。 1.3 力系与受力图 知识点一 力系的分类 1.定义 力系是指作用在同一物体上的两个或两个以上的力。根据力系中各力作用线的分布情况，可以将力系分为平面力系和空间力系。 2.概念解释 平面力系：各力作用线都在同一平面内的力系。 空间力系：各力作用线不在同一平面内的力系。 汇交力系：各力的作用线相交于一点的力系。 平行力系：各力的作用线互相平行的力系。 一般力系或任意力系：各力的作用线既不全交于一点，也不全平行的力系。 知识点二 受力图 1.定义 为了清楚地表示所研究物体的受力情况，需将研究对象从周围的物体中分离出来，暂时除去约束，单独画出。这种被分离出的物体称为分离体。为了使被分离体的受力情况与原来的受力情况一致，必须将研究对象所受的全部主动力和约束力画在分离体上，这样的简图称为受力图。 2.概念解释 分离体：从周围物体中分离出来的研究对象。 主动力：直接作用在研究对象上的力，如重力、外加力等。 约束力：由约束条件产生的反作用力，如绳索的拉力、墙面的支持力等。 1.4 力矩与力偶 知识点一 力对点之矩 1.定义 力对点之矩是力与该力到某点的垂直距离（力臂）的乘积，用符号M0(F)表示，公式为M0(F)=Fd。 2.概念解释 力对点之矩：描述了力使物体绕某点转动的效果，不仅取决于力的大小和方向，还与力到该点的垂直距离有关。 正负号：逆时针转矩为正，顺时针转矩为负。 方向：力对点之矩的方向由力的方向和力臂决定。 大小：力对点之矩的大小由力的大小和力臂的长度共同决定。 单位：力矩的单位是N·m或kN·m。 知识点二 力偶和力偶矩 1.定义 力偶是由大小相等、方向相反、作用线不在同一直线上的两个力组成的力系，力偶矩为力偶中的力与力偶臂的乘积，公式为M=Fd。 2.概念解释 力偶：两个大小相等、方向相反、作用线不共线的力组成的力系。 力偶臂：力偶中两个力之间的垂直距离。 力偶矩：度量力偶在其作用平面内的转动效应的物理量，公式为 。 正负号：逆时针转为正，顺时针转为负。 力偶的性质：力偶不能用一个力来代替；力偶对作用面内任一点的矩恒等于其力偶矩；力偶可以在其作用面内任意移动，且可以改变力偶中力的大小和力偶臂的长短而不改变其作用效应。 知识点三 平面力偶系的合成和平衡条件 1.定义 在同一平面内，由若干力偶组成的力偶系称为平面力偶系。其合力偶矩等于各分力偶矩的代数和，即。若物体在平面力偶系作用下处于平衡状态，则合力偶矩必定为零，即。 2.概念解释 平面力偶系：在同一平面内由若干力偶组成的力系。 合力偶矩：平面力偶系合成的结果为一合力偶，其合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。 平衡条件：若物体在平面力偶系作用下处于平衡状态，则合力偶矩为零。 知识点四 力的平移定理 1.定义 力的平移定理指出，可以把作用在物体上的力F平行移动到物体上任意一点，但必须同时施加一个力偶，其力偶矩等于原力对新作用点的力矩，公式为M=Fd=M0(F)。 2.概念解释 力的平移定理：将力平行移动到另一点时，必须同时施加一个力偶，以保持原力的效应不变。 附加力偶矩：附加力偶矩等于原力对新作用点的力矩。 附加力偶：必须同时施加一个力偶，以保持原力的效应不变。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！17 学科网（北京）股份有限公司 $$