由上节讨论可知,若物体在平面一般力系作用下处于平衡,即移动和转动状态均不发生改变,则其充分和必要条件为力系的主矢FR′和主矩Mo都等于零。
故由(2-8)和(2-11)式,可写出平面一般力系的平衡方程为:
FRx=∑Fx=0
FRy=∑Fy=0 (x轴不平行于y轴) ----(2-14)
∑Mo(F)=0
式中,Fx,Fy分别是力系中各力在任取的坐标轴x、y上的投影,注意力偶对于任一轴之投影的代数和为零,故写投影方程时不必考虑力偶。Mo(Fi)是力系中各力对任取的一点o(矩心)之矩,力矩方程中必须包括力系中所含的力偶矩。注意力偶之矩与矩心的选取位置无关,且等于组成力偶之二力对任一点之矩的代数和。
(2-14)式是平面一般力系平衡方程的基本形式(一力矩式)。满足第一式,表示力系若有合力,则其作用线必垂直于x轴(因为其在x轴上的投影为零);满足第二式,表示力系若有合力,则其作用线必垂直于y轴。只要x轴不平行于y轴,力系就不可能合成为一合力。满足第三式(力矩方程),即表示力系不可能合成为一力偶。力系既不可能合成为一力,也不可能合成为一力偶,则必为平衡力系。
平面一般力系平衡方程还可以由下列二种形式表达为:
∑Fx=0
∑MA(F)=0 (
不垂直于x轴) ---(2-15)
∑MB(F)=0
(2-15)式称为二力矩式平衡方程。类似如前分析可知:满足任一力矩方程,则力系不可能合成为一力偶;若力系可简化为一合力,则由第一式知其必垂直于x轴,由第二式则要求其必过矩心A点,而第三式又要求合力过B点,故只要A、B连线不垂直于x轴,就不可能有合力存在,力系必然为平衡力系。
∑MA(F)=0
∑MB(F)=0 (A、B、C三点不共线) ---(2-16)
∑MC(F)=0
(2-16)式称为三力矩式平衡方程。力系同样不可能合成为一力偶;若力系可简化为一合力,则由第一式知其过A点,由第二式则知其必过B点,而第三式又要求合力过C点,只要A、B、C三点不共线,就不可能有合力存在,力系处于平衡状态。
注意到上述平衡方程中,投影轴和矩心可任意选取,故可以写出无数个平衡方程。但只要满足了其中一组,其余方程均应自动满足。所以,独立的平衡方程只有三个。
上述三组平衡方程,只要所选取的投影轴和矩心满足各自的要求,都是充分的。
对于平面汇交力系,取汇交点为矩心,力矩方程将自动满足。故独立平衡方程只有二个并可写为:
或
或
---(2-17)
对于平面平行力系,取x轴垂直于各力,则关于x的投影方程自动满足。独立平衡方程也只有二个,并可写为:
或
---(2-18)

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