力系的简化

更新时间:2024-08-17 21:59

力系的简化,力学术语,刚体上用一简单的力系等效地代替一复杂的力系。

又称为力系的合成。汇交力系可通过逐次使用力的平行四边形法则简化为一个合力。将力系向一点简化是力系简化的普遍方法。力的平移定理 作用在刚体上的力可平行移动到刚体上的任一点,而不改变力对刚体的作用,但须附加一力偶;附加力偶的力偶矩等于原力对平移点之矩。图1的FA作用于A点,如果在B点附加一平衡力系FB=−FtB,且FB=FA,就相当于将FA平移至FB,并附加了一个力偶(FA,FtB),力偶矩为M=rBA×FA=MB(FA)。一个力与一力及一力偶等效的实例很多,如击打乒乓球时,如果击打在球的边部,则等效于一个作用于球中心的力及一个力偶,因而球在前进过程中还伴随有旋转,触案后可前冲、后缩或改变运动方向,称为上旋球、下旋球及侧旋球。力系向一点的简化 刚体上作用有几个力组成的力系,选一点O为简化中心,将每一个力向简化中心平移,得作用于O点的一个汇交力系及一个力偶系;再将汇交力系简化为作用于O点的一个力,大小与方向用矢量FR表示,将力偶系简化为一个合力偶,力偶矩用MO表示,则有:FR=!Fi,MO=!MO(Fi)矢量FR是力系中各力的矢量和,称为力系的主矢量或主矢。矢量MO是力系中各力对简化中心O的力矩和,称为力系对简化中心的主矩。由此得结论:力系一般可简化为作用于任意选定的简化中心的一个力及一个力偶,力矢量及力偶矩用力系的主矢及主矩描述。主矢与简化中心的选择无关,称为力系的第一不变量;主矩则与简化中心的选择有关。主矢与主矩是力系的两个特征量。图2所示的飞机受到空气动力作用,空气动力是分布力系,向飞机质心简化得一力及一力偶,力可分解为升力、阻力及侧力,力偶可分解为偏航力矩、俯仰力矩及滚动力矩。

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