第二章 構件的靜力分析
靜力學是研究物體在力系作用下平衡規律的科學。
力系是指作用于同一物體(或同一物體系統)上的一群力。
在一般工程中,平衡是指物體相對于地球保持靜止或做勻速直線運動。例如,機床的床身、在直線軌道上勻速運動的火車等都是物體平衡的實例。
靜力學研究的物體都是處于平衡狀態的剛體。
剛體是靜力學中所采用的一種理想模型。所謂剛體,就是指在力的作用下,大小和形狀不變的物體。事實上,任何物體在力的作用下,或多或少總要產生變形。在正常情況下,工程上的機械零件和結構構件在力的作用下發生的變形相對于它們的原始尺寸是很微小的,這種微小的變形對研究力的外效應(即運動效應)影響很小,可忽略不計。這樣物體就可以看成是剛體,從而使問題的講究得到簡化。靜力學中所研究的物體只限于剛體,故稱為剛體靜力學,它是研究變形體力學的基礎。
本章著重研究以下三個問題:
(1)物體的受力分析 分析某個物體或物體系統共受幾個力,以及每個力的作用位置和方向。
(2)力系的等效與簡化 對物體作用效果相同的兩個力系,互稱為等效力系。如果一個力與一個力系等效,那么這個力稱為該力系的合力,而該力系的各力稱為這個合力的分力。將一個復雜的力系用一個簡單的等效力系來代替的過程,稱為力系的簡化或力系的合成。通過力系的簡化可使我們研究的復雜力學問題得到簡化。
(3)力系的平衡條件 作用于物體上的力系使該物體平衡,則此力系稱為平衡力系;剛體平衡時,作用在剛體上的力應當滿足的必要和充分條件,稱為平衡條件。靜力學的基本任務就是研究物體在力系作用下的平衡條件。