授 课 教 案课程名称:工程力学基础 编制日期,
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如左图所示,在力作用线上取一点B,使,则在刚体上加上后对其作用效果是等效的。由于,故可以将二力去掉,只剩下,,故相当于把从A点移到了B点,而并未改变作用效果。…………如果不是刚体,能够传递吗?
2、力的平移作用于刚体上的力如果平移到作为线以外怎么办?如何保持对刚体的作用效果不变呢?

附加力偶:
力的平移原理:作用于刚体上任一点的力可以平移到刚体上任一点而不改变对刚体的作用效应,但需增加一附加力偶,附加力偶的力偶矩矢等于原力对新作用点之矩矢。
二、空间任意力系向一点简化

根据力的平移原理,将空间力系()向简化中心平移,

空间任意力系可以合成为

主矢

方位角:此处从略主矩
 方位角:此处从略结论:空间任意力系向一点简化可得一个合力和一个力偶。这个力通过简化中心,其力矢称为力系的主矢,它等于力系诸力的矢量和,并与简化中心的选择无关;这个力偶的力偶矩矢称为力系对简化中心的主矩,它等于力系诸力对简化中心之矩的矢量和,并与简化中心的选取有关。
三、空间任意力系简化的最后结果力系简化为合力偶当力系的简化出现,空间力系最后简化为一合力偶,合力偶矩矢等于对简化中心的主矢。由于力偶矩矢为自由矢量,故在此种情况下,力系的简化与简化中心的选择无关。
力系简化为合力当时,力系简化为通过简化中心O的合力,合力矢等于力系的主矢。
当,且时,力系可进一步简化简化为离原简化中心一定距离的合力,简化过程见下图:

力系简化为力螺旋当,时,力系可进一步简化。
简化过程见下图:

平面由和所决定,再通过作垂直于的平面,如图上2,根据上面的思路,可以得出:和共线称之为力螺旋。
决定力螺旋的三要素:、和中心轴位置矢径。

推导过程的理解参见高等数学有关知识。
力系平衡
 空间任意力系作用下刚体处于平衡的充要条件。
例题:教材P35 例2-3 水坝问题,如右图所示。
[解] 选定单位长度的坝体为研究对象。选图示坐标系,以O为简化中心,将此分布的平面平行力系向O点简化。

主矢的投影为:

力系对O点的主矩的三个投影为

由于主矢与相垂直,可知力系进一步简化为合力,合力矢为

O点至合力作用线的距离为为