刚体力学是什么〉〉

刚体动力学

rigid body，dynamics of

一般力学的一个分支，研究刚体在外力作用下的运动规律。它是机器部件的运动，舰船、飞机、火箭等航行器的运动以及天体姿态运动的力学基础。

刚体平动 刚体运动的简单形态（见机械运动）。它在动力学上有两层意义：①当刚体满足平动的动力学条件时 ，刚体所作的实际运动。②刚体作一般运动时所分解出的平动部分。刚体平动时，其中各质点的轨迹、速度、加速度全一样，所以可用刚体质心的运动来代表。应用质心运动定理 ，可建立刚体平动的运动微分方程：，式中M为刚体质量；为刚体质心加速度；F为作用在刚体上所有外力的主矢。刚体实际作平动的动力学条件是：F必须通过质心，且刚体绕质心的初始角速度为零。当不满足上述条件之一时 ，刚体作一般运动。刚体平动的运动微分方程和质点的运动微分方程形式上完全一致。刚体动力学中有特征的内容乃是对刚体转动规律的研究。

刚体定轴转动 刚体转动的最简单形态。当刚体以角速度ω绕OZ轴转动时（图1），

图1 刚体定轴转动

整个刚体对OZ轴的动量矩为：

，式中IZ是刚体绕旋转轴的转动惯量。应用动量矩定理，可建立刚体定轴转动的运动微分方程：

，

式中为刚体绕定轴转动的角加速度；M为作用在刚体上所有外力对转轴之矩的代数和。应用刚体定轴转动的运动微分方程可对复摆的运动规律、旋转机械输入和输出功率同平衡转速的关系进行研究。刚体定轴转动的另一重要研究课题是支承的动载荷。动载荷是与刚体转动角速度有关的载荷。当刚体既满足静平衡条件刚体的重心在转动轴上，又满足动平衡条件旋转轴是惯性主轴时，支承才不受动载荷的作用。这个结论有重要的工程应用价值。

刚体平面运动 刚体内任一点到某一固定平面的距离保持不变的运动，又称刚体平面平行运动。直线轨道上滚动的车轮、机车上的曲柄连杆机构等做的都是平面运动。过刚体质心C作一个固定平面， 此平面在刚体上截得一平面图形S（图2）。

图2 刚体平面运动

此图形在上述固定平面上的运动完全刻画了刚体的平面运动。刚体的平面运动可由质心C在平面上相对固定坐标系