过程设备机械设计基础2-构件的受力分析E.ppt

2 构件的受力分析,2.0.1 研究背景/Background 任何构件 任何时候 外力作用 自身变形,2.0.2 研究对象/Object 构件, 刚体: 任意两点间的距离保持不变,2.0.3 研究内容和目的/Aim 1) 物体平衡概念和静力平衡的基本规律； 2) 运用静力平衡的规律，求解未知力。,下午6时40分,2,2.1 静力学的基本概念,2.1.1 力的基本概念/Concept,定义: 力是物体之间相互的机械作用.,单位和换算：1 kgf=9.8N,1pound=0.4536 kgf,三要素: 大小,方向,作用点.,下午6时40分,3,2.1 静力学基本概念,其他概念/Others：,等效力系,合 力,平衡力系,平衡状态,下午6时40分,4,2.1.2 静力学公理,b.二力平衡公理,a. 二力平衡实例,二力平衡实例,1.二力平衡公理,下午6时40分,5,c. 二力杆件,2.1.2 静力学公理,d. 作用力与反作用力定律 和二力平衡公理的区别,下午6时40分,6,2. 加减力系公理,F,F,推论:力的可传性,下午6时40分,7,3.平行四边形法则,平行四边形法则示意图,下午6时40分,8,4.三力平衡汇交定律,三力平衡汇交,下午6时40分,9,2.2 约束、约束反力和受力图,约束反力：限制物体运动的力；,主 动 力：引起物体运动和运动趋势的力；,被 动 力：由主动力的作用而引起的力,约 束：对于某一物体的活动起限 制作用的其它物体；,2.2.1约束和约束反力,下午6时40分,10,2.2.2 约束的基本类型,约束反力的作用线沿着被拉直的柔性物体中心线且背离物体运动方向。,W,T,1. 柔性约束,下午6时40分,11,2. 光滑面约束,约束反力通过接触点，并沿公法线，指向与物体被阻止运动的方向相反（即恒指向被约束的物体),W,N,下午6时40分,12,3. 固定铰链约束,约束反力的指向随杆件受力情况的不同而相应地变化。,下午6时40分,13,4. 活动铰链(辊轴支座)约束,约束反力的指向必定垂直于支承面，并通过铰链中心。,下午6时40分,14,5. 固定端约束,限制物体三个方向运动，产生三个约束反力。,NAX,下午6时40分,15,例1.画人口盖的受力图,Nx,Ny,F,W,F,2.2.3 受力图,下午6时40分,16,2.3 平面汇交力系的合成及平衡条件,2.3.0 平面汇交力系,如果作用于刚体上的力系位于同一平面内,且汇交于一点,则成之为平面汇交力系.,2.3.1 平面汇交力系的合成,几何法(平面四边形法) 解析法(投影法),下午6时40分,17,2.3 平面汇交力系的合成及平衡条件,下午6时40分,18,合力投影定理,下午6时40分,19,多个力时,合力投影定理,下午6时40分,20,2.3.2 平面汇交力系的平衡条件,静力平衡条件,两个独立的方程, 求解两个未知数!,下午6时40分,21,例2 求AB、BC杆的受力,B,NBC,T,W,NAB,下午6时40分,22,下午6时40分,23,2.4 平面力偶的合成和平衡条件,F,下午6时40分,24,2.4.1力矩与合力矩定理,力矩 合力矩定理,平面汇交力系的合力对于平面内任意点的力矩等于各分力对于该点的力矩的代数和.,下午6时40分,25,力偶：作用在物体上一对大小相等、 方向相反不共作用线的平行力,作用：使物体发生转动；,力偶矩：力的数值与力臂的乘积 MF.d,规定：反时针转向的力偶矩为正,2.4.2力偶与力偶矩,下午6时40分,26,实质：力偶中两个力对平面上任意点的代数和；,等效力偶：同一平面内,两个力偶只要M相等方向相同，即为等效力偶。,下午6时40分,27,2.4.3 力偶系的合成和平衡条件,力偶系的合成方法,下午6时40分,28,M1=F1d1,M2=F2d2,将M2化为等效力臂为d1的等效力K2，则 K2M2/d1,合力：RF1K2,合力偶：M=Rd1=M1+M2,下午6时40分,29,2.4.3 力偶系的合成和平衡条件,力偶系的合成,力偶系的平衡条件,下午6时40分,30,2.5 平面一般力系的合成和平衡条件,2.5.1力系的平移原理,2.5.0 基本力系: 平面汇交力系和平面力偶系,下午6时40分,31,2.5.2 平面一般力系向已知点的简化,根据力线平移定理,平面一般力系的各力可以平移到作用面的任意一点, 从而将原力系简化为一个平面汇交力系和一个平面力偶系,该点记为C,称为简化中心.,简化后的力系可以表示为,下午6时40分,32,2.5.3 平面一般力系的平衡条件,处理方法： 将平面一般力系转化为一组汇交力系和一组力偶系,平衡条件：,下午6时40分,33,例3 求D点的反力和BD杆的受力,下午6时40分,34,以E为支点：,下午6时40分,35,BD为二力杆,下午6时40分,36,今日作业,复习: 例题1 思考: 5,6,11,13, 习题: 2-11,2-12 预习: 第三章,下午6时40分,37,习题2-11(a),NAy,NAx,NB,NB=7.05KN，NAX14.1KN，NAY=7.05KN,下午6时40分,38,三力平衡定律,下午6时40分,39,习题2-11(b),NAy,NAx,NB,NB=10KN，NAX21.15KN，NAY=7.01KN,下午6时40分,40,习题1-22(a),NAy,NAX,NB,下午6时40分,41,习题 1-22(b),NAy,NAX,NB,下午6时40分,42,等效力系,若两个力系对同一刚体分别作用时,产生的效果完全相同,则称此二力系为等效力系.,下午6时40分,43,合力,若一个力与某一力系对同一刚体分别作用时,产生的效果完全相同,则称此力系为该力系的合力.,下午6时40分,44,平衡力系,若某一力系能够使得刚体保持平衡状态,则称此力系为平衡力系.,下午6时40分,45,平衡状态,若物体相对于某一惯性参考系保持静止或作匀速直线运动,称此该物体处于平衡状态.,下午6时40分,46,二力平衡公理,作用于刚体上的两个力使得刚体保持平衡的必要和充分条件是这两个力的大小相等,方向相反,且作用在同一直线上.,下午6时40分,47,下午6时40分,48,下午6时40分,49,back,下午6时40分,50,加减平衡力系公理,在一刚体上任意加上或减去一个平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用效果,这个公理称为加减平衡力系公理.,下午6时40分,51,力的可传性原理,作用于刚体上的力可以沿其作用线上移动,而不会改变原力系对刚体的作用效果,这个原理称为力的可传性原理.,下午6时40分,52,平行四边形法则,作用于某一点的两个力,其合力的作用线必然通过该点,合力的大小与方向可以由这两个力矢为邻边的平行四边形的对角线来表示.这个法则称为力的平行四边形法则.,下午6时40分,53,三力平衡汇交定律,当刚体在三个力