[工学]工程力学静力学课件第一章.ppt

工程力学 静力学 主讲老师 陈险峙 Email chenxianzhi1985 2020 2 15 1 Telengineeringmechanics 课程简介 工程力学 理论力学 TheoreticalMechanics是研究物体机械运动一般规律的一门学科 机械运动 MechanicalMovement是物体在空间的相对位置随时间的变化 材料力学 Mechanicsofmaterial主要研究物体在力的作用下的变形 内效应 理论力学 物体在外力作用下的运动规律 并建立运动与受力之间的定量关系 力的外效应 工程力学静力学的研究内容 一 物体在力系作用下的平衡条件 二 力系的简化 2 成绩分配 平时30 考试70 1 学时分配 课堂教学40学时 静力学基本概念 1 静力学公理 2 约束和约束反力 3 受力分析和受力图 4 第一章工程静力学基础 力的单位 国际单位制 牛顿 N 千牛顿 kN 一 力的概念 1 定义 力是物体间的相互机械作用 这种作用可以改变物体的运动状态或使物体发生变形 2 力的效应 运动效应 外效应 变形效应 内效应 3 力的三要素 大小 方向 作用点 1 1 2静力学的基本概念 4 力系 是指作用在物体上的一群力 在外力的作用下形状和大小都始终保持不变的物体 或者在外力的作用下 任意两点间的距离保持不变的物体 三 刚体 是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动的状态平衡力系 若一力系使物体处于平衡状态 我们称这个力系为平衡力系 二 平衡 12 1 3静力学基本公理 公理 是人类经过长期实践和经验而得到的结论 它被反复的实践所验证 是无须证明而为人们所公认的结论 作用于刚体上的两个力 使刚体平衡的必要与充分条件是 这两个力大小相等 F1 F2 方向相反F1 F2作用线共线 作用于同一个物体上 公理1二力平衡公理 二力杆 只在两个力作用下处于平衡的构件叫二力构件或二力杆 二力杆 在作用于刚体上的任何一个力系上 加上或减去任一平衡力系 并不改变原力系对刚体的作用效应 推论1 力的可传性原理 作用于刚体上的力 可以沿其作用线移至刚体内任意一点 而不改变它对对刚体的作用效应 因此 作用于刚体上的力三要素为 大小 方向 作用线 公理2加减平衡力系原理 注意 力的可传性原理只适用于刚体 而不适用于变形体 刚体受不平行的三力作用而平衡 则三力作用线必汇交于一点且位于同一平面内 公理3力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力 可合成为一个合力 合力的作用点仍在该点 合力的大小和方向是以这两个力为边所作的平行四边形的对角线来表示 推论2 三力平衡汇交定理 公理4作用力和反作用力定律 两物体间相互作用的力 总是大小相等 作用线相同而指向相反 分别作用在这两个物体上 F1 F3 FR12 F2 证明 C 公理5刚化原理 柔性体 受拉力平衡 刚化为刚体 仍平衡 反之不一定成立 刚体 受压平衡 柔性体 受压不能平衡 变形体在某一力系作用下处于平衡 若将此变形体刚化为刚体 其平衡状态不变 思考 只适用于刚体的公理有哪些 二力平衡公理和加减平衡力系公理 1 4约束和约束反力 1 自由体 2 非自由体 3 约束 4 约束反力 5 主动力 能在空间作任意位移的物体 位移受到某些限制的物体 约束对被约束体的反作用力 由周围物体所构成的 限制非自由体位移的条件 约束力以外的力 基本概念 常见的几种类型的约束 1 柔性体约束 柔索 由柔软的绳索 链条和胶带构成的约束 特点 绳索类只能承受拉力 约束力方向 沿绳索的中心线方向背离被约束的物体 约束力 作用在接触点 绳索构成的约束 胶带构成的约束 链条构成的约束 约束力作用在接触点处方向沿接触处的公法线 指向受力物体 2 光滑面约束 光滑指摩擦不计 F F 光滑接触面约束实例 光滑接触面约束实例 3 固定铰链约束 固定铰链支座 F 4 活动铰链支座 辊轴约束 N N 光滑圆柱铰链约束实例 固定铰链支座 活动铰链支座 5 轴承约束 滑动轴承 滚动轴承 滑动轴承的结构及约束反力 滚动轴承的结构及约束反力 向心轴承 止推轴承 1 5受力分析和受力图 画受力图的方法与步骤 1 取分离体 研究对象 2 画出研究对象所受的全部主动力 使物体产生运动或运动趋势的力 3 在存在约束的地方 按约束类型逐一画出约束反力 研究对象与周围物体的连接关系 解 1 物体B受两个力作用 2 球A受三个力作用 3 作用于滑轮C的力 例题1 1在图示的平面系统中 匀质球A重为P 借本身重量和摩擦不计的理想滑轮C和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上 绳的一端挂着重为Q的物体B 试分析物体B 球A和滑轮C的受力情况 并分别画出平衡时各物体的受力图 解 1 杆BC所受的力 2 杆AB所受的力 表示法一 表示法二 例题1 2等腰三角形构架ABC的顶点A B C都用铰链连接 底边AC固定 而AB边的中点D作用有平行于固定边AC的力F 如图1 13 a 所示 不计各杆自重 试画出AB和BC的受力图 例题1 4 例题1 5 小结