第二章 构件的静力分析

静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。

力系是指作用于同一物体(或同一物体系统)上的一群力。

在一般工程中,平衡是指物体相对于地球保持静止或做匀速直线运动。例如,机床的床身、在直线轨道上匀速运动的火车等都是物体平衡的实例。

静力学研究的物体都是处于平衡状态的刚体。

刚体是静力学中所采用的一种理想模型。所谓刚体,就是指在力的作用下,大小和形状不变的物体。事实上,任何物体在力的作用下,或多或少总要产生变形。在正常情况下,工程上的机械零件和结构构件在力的作用下发生的变形相对于它们的原始尺寸是很微小的,这种微小的变形对研究力的外效应(即运动效应)影响很小,可忽略不计。这样物体就可以看成是刚体,从而使问题的讲究得到简化。静力学中所研究的物体只限于刚体,故称为刚体静力学,它是研究变形体力学的基础。

本章着重研究以下三个问题:

(1)物体的受力分析 分析某个物体或物体系统共受几个力,以及每个力的作用位置和方向。

(2)力系的等效与简化 对物体作用效果相同的两个力系,互称为等效力系。如果一个力与一个力系等效,那么这个力称为该力系的合力,而该力系的各力称为这个合力的分力。将一个复杂的力系用一个简单的等效力系来代替的过程,称为力系的简化或力系的合成。通过力系的简化可使我们研究的复杂力学问题得到简化。

(3)力系的平衡条件 作用于物体上的力系使该物体平衡,则此力系称为平衡力系;刚体平衡时,作用在刚体上的力应当满足的必要和充分条件,称为平衡条件。静力学的基本任务就是研究物体在力系作用下的平衡条件。