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1《《土土木木工工程程力力学学基基础础》》（（多多学学时时））土土木木工工程程力力学学基基础础单单元元一一..力力和和受受力力图图土土木木工工程程力力学学基基础础一一．．力力的的基基本本知知识识11..力力————力力是是物物体体间间相相互互的的机机械械作作用用。。力力的的外外效效应应————使使物物体体的的运运动动状状态态发发生生变变化化力力的的内内效效应应————使使物物体体产产生生变变形形力力的的三三要要素素————力力的的大大小小、、方方向向（（方方位位与与指指向向））、、作作用用点点22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片4一一．．力力的的基基本本知知识识力力的的图图示示————力力是是矢矢量量。。通通常常用用一一个个带带箭箭头头的的线线段段表表示示力力的的三三要要素素。。力力的的大大小小————线线段段的的长长度度（（按按选选定定的的比比例例））表表示示力力的的方方向向————线线段段的的方方位位和和箭箭头头表表示示力力的的作作用用点点————带带箭箭头头线线段段的的起起点点或或终终点点表表示示力力的的作作用用线线————通通过过力力的的作作用用点点并并沿沿着着力力的的方方位位的的直直线线。。力力的的单单位位————牛牛顿顿（（NN））或或千千牛牛顿顿（（kkNN））22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片5一一．．力力的的基基本本知知识识22..力力系系力力系系————作作用用在在同同一一物物体体上上的的一一组组力力。。等等效效力力系系————对对物物体体作作用用效效果果相相同同的的力力系系。。合合力力————如如果果一一个个力力与与一一个个力力系系等等效效，，则则此此力力称称为为该该力力系系的的合合力力，，而而力力系系中中的的各各个个力力都都是是其其合合力力的的分分力力。。平平衡衡力力系系————使使物物体体保保持持平平衡衡的的力力系系。。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础2幻灯片6一一．．力力的的基基本本知知识识33..荷荷载载类类型型荷荷载载————使使结结构构或或构构件件产产生生运运动动或或有有运运动动趋趋势势的的主主动动力力集集中中力力或或集集中中荷荷载载————作作用用于于一一点点的的力力分分布布力力————力力的的作作用用面面积积较较大大的的力力线线分分布布力力或或线线荷荷载载————当当物物体体所所受受的的力力，，是是沿沿着着某某条条线线连连续续分分布布且且相相互互平平行行的的力力系系22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片7例1.梁的自重，可以简化为沿梁的轴线分布的线荷载如图示。单位长度上所受的力，称为分布力在该处的荷载集度，通常用q表示，其单位是N/m或kN/m线分布荷载的大小用合力表示合力的大小Q=ql合力的作用点为分布长度的中点22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片8二二..静静力力学学公公理理1.二力平衡公理刚体在两个力作用下保持平衡的必要和充分条件是：此两力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础3幻灯片9二二力力平平衡衡公公理理的的应应用用二力构件——对于只受两个力作用而处于平衡的刚体。二力构件不论其形状如何，所受两个力的作用线必沿二力作用点的连线。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片10二二..静静力力学学公公理理22．．作作用用与与反反作作用用公公理理————两两个个物物体体间间的的相相互互作作用用的的一一对对力力总总是是大大小小相相等等，，方方向向相相反反，，沿沿同同一一直直线线且且分分别别作作用用在在两两个个相相互互作作用用的的物物体体上上。。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片11二二..静静力力学学公公理理33..平平行行四四边边形形公公理理4————作作用用于于物物体体上上同同一一点点的的两两个个力力，，可可以以合合成成为为作作用用于于该该点点一一个个合合力力。。合合力力的的大大小小和和方方向向可可用用这这两两个个已已知知力力为为邻邻边边所所构构成成的的平平行行四四边边形形的的对对角角线线表表示示。。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片12二二..静静力力学学公公理理44..加加减减平平衡衡力力系系公公理理————在在作作用用于于刚刚体体的的力力系系中中，，加加上上或或去去掉掉一一个个任任何何平平衡衡力力系系，，并并不不会会改改变变原原力力系系对对刚刚体体的的作作用用效效应应。。力的可传性——作用在刚体上的力可沿其作用线移动到刚体内任一点，而不改变该力对刚体的作用效果。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片13三三..常常见见约约束束类类型型及及其其反反力力11..约约束束与与约约束束反反力力主主动动力力————使使物物体体产产生生运运动动或或运运动动趋趋势势的的力力。。约约束束————限限制制物物体体运运动动的的其其他他物物体体。。约约束束反反力力————约约束束对对于于被被约约束束物物体体的的运运动动起起限限制制作作用用的的力力。。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础5幻灯片14三三..常常见见约约束束类类型型及及其其反反力力22..几几种种常常见见的的约约束束类类型型及及其其反反力力柔柔索索约约束束————由由绳绳索索、、链链条条、、胶胶带带等等柔柔体体构构成成的的约约束束，，都都称称为为柔柔索索约约束束。。约约束束特特征征：：只只能能限限制制物物体体沿沿着着柔柔索索的的中中心心线线离离开开柔柔索索的的运运动动。。反反力力特特征征：：柔柔索索对对物物体体的的约约束束反反力力TT通通过过接接触触点点，，其其方方向向沿沿着着柔柔索索的的中中心心线线而而背背离离物物体体，，是是拉拉力力。。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片15三三..常常见见约约束束类类型型及及其其反反力力光光滑滑面面约约束束————当当物物体体在在接接触触处处的的摩摩擦擦力力很很小小，，即即可可以以忽忽略略不不计计时时，，两两物物体体彼彼此此形形成成的的约约束束就就是是光光滑滑面面约约束束。。约约束束特特征征：：只只能能限限制制物物体体沿沿着着接接触触面面的的公公法法线线指指向向接接触触面面的的运运动动，，而而不不能能限限制制物物体体沿沿着着接接触触面面的的公公切切线线或或离离开开接接触触面面的的运运动动。。反反力力特特征征：：通通过过接接触触点点，，沿沿公公法法线线方方向向指指向向被被约约束束物物体体，，是是一一个个压压力力，，常常用用字字母母NN表表示示。。622001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片16三三..常常见见约约束束类类型型及及其其反反力力圆圆柱柱形形铰铰链链约约束束————两两物物体体分分别别钻钻有有直直径径相相同同的的圆圆柱柱形形孔孔，，用用一一圆圆柱柱形形销销钉钉连连接接起起来来，，在在不不计计摩摩擦擦时时，，即即构构成成光光滑滑圆圆柱柱形形铰铰链链约约束束，，简简称称铰铰链链约约束束。。约约束束特特点点：：约约束束的的本本质质为为光光滑滑接接触触面面约约束束，，因因其其接接触触点点位位置置未未定定，，无无法法预预先先确确定定的的未未知知力力。。通通常常用用两两个个大大小小未未知知的的正正交交分分力力来来表表示示。。铰铰链链约约束束分分类类：：连连接接铰铰链链、、链链杆杆支支座座、、固固定定铰铰链链支支座座、、活活动动铰铰链链支支座座22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片17铰铰链链约约束束的的分分类类链链杆杆约约束束————两两端端用用销销钉钉与与物物体体相相连连且且中中间间不不受受力力（（自自重重忽忽略略不不计计））的的直直杆杆。。反反力力特特征征：：只只能能限限制制物物体体沿沿着着链链杆杆中中心心线线，，指指向向未未定定。。722001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片18铰铰链链约约束束的的分分类类固固定定铰铰支支座座————用用圆圆柱柱铰铰链链连连接接的的两两个个构构件件中中，，如如果果有有一一个个固固定定不不动动，，就就构构成成固固定定铰铰支支座座。。这这种种支支座座能能限限制制构构件件沿沿圆圆柱柱销销半半径径方方向向的的移移动动，，而而不不能能限限制制其其转转动动，，其其约约束束反反力力与与圆圆柱柱铰铰链链相相同同。。822001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片19铰铰链链约约束束的的分分类类可可动动铰铰支支座座————将将铰铰链链支支座座用用几几个个辊辊轴轴在在水水平平面面上上即即构构成成可可动动铰铰支支座座。。约约束束特特征征：：不不能能限限制制被被支支承承构构件件绕绕销销钉钉的的转转动动和和沿沿支支承承面面方方向向的的运运动动，，而而只只能能阻阻止止构构9件件在在垂垂直直于于支支承承面面方方向向向向下下运运动动。。反反力力特特征征：：可可动动铰铰支支座座的的约约束束反反力力垂垂直直于于支支承承面面且且通通过过销销钉钉中中心心，，其其大大小小和和方方向向待待定定。。10固固定定端端支支座座————既既限限制制被被约约束束物物体体沿沿任任何何方方向向移移动动，，又又限限制制它它的的转转动动，，这这样样的的约约束束称称为为固固定定端端支支座座。。反反力力特特征征：：由由两两个个未未知知的的约约束束反反力力和和一一个个约约束束反反力力偶偶组组成成。。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片21四四..受受力力图图受受力力图图的的画画法法：：11..确确定定研研究究对对象象22..单单独独画画出出物物体体的的轮轮廓廓图图形形33..先先画画主主动动力力44..再再画画约约束束反反力力55..检检查查土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片25受受力力图图的的画画法法及及步步骤骤11..根根据据题题意意选选取取研研究究对对象象，，用用尽尽可可能能简简明明的的轮轮廓廓单单独独画画出出，，即即取取分分离离体体。。22..画画出出该该研研究究对对象象所所受受的的全全部部主主动动力力。。33..在在研研究究对对象象上上所所有有原原来来存存在在约约束束的的地地方方，，根根据据约约束束的的性性质质画画出出约约束束反反力力。。对对于于方方向向不不能能预预先先独独立立确确定定的的约约束束反反力力（（例例如如圆圆柱柱铰铰链链的的约约束束反反力力）），，可可用用互互相相垂垂直直的的两两个个分分力力表表示示，，指指向向可可以以假假设设。。44..有有时时可可根根据据作作用用在在分分离离体体上上的的力力系系特特点点，，如如利利用用二二力力平平衡衡时时共共线线等等理理论论，，确确定定某某些些约约束束反反力力的的方方向向，，简简化化受受力力图图。。22001144--88--2211土土木木工工程程力力学学基基础础幻灯片26【【受受力力分分析析的的方方法法口口诀诀】】11受受力力分分析析并并不不难难，，掌掌握握方方法法是是关关键键。。确确定定对对象象先先分分离离，，已已知知外外力力画画上上面面。。接接触触点点、、面面要要找找全全，，二二力力杆杆件件定定正正确确。。柔柔体体约约束束是是拉拉力力，，光光滑滑面面约约束束压压力力显显。。铰铰链链约约束束正正交交力力，，特特殊殊情情形形要要记记住住。。铰铰链链支支座座有有两两种种，，链链杆杆反反力力沿沿杆杆线线。。固固定定端端反反力力有有三三，，反