工程力学教案张定华4

第 1 页 青 岛 黄 海 学 院 教 师 教 案 年 月 日 课课 题题 1 5 约束与约束力约束与约束力 1 6 受力图受力图课课 时时 2 教学目的教学目的 掌握约束类型 约束判定方法 受力图画法掌握约束类型 约束判定方法 受力图画法 教学重点教学重点 约束的画法约束的画法 教学难点教学难点 受力图准确绘制受力图准确绘制 教学关键点教学关键点 约束类型 受力图的步骤约束类型 受力图的步骤 教教 具具 三角板 教鞭 圆规三角板 教鞭 圆规 板书设计板书设计 约束分类约束分类 约束分为四大类 柔性约束 光滑接触面约 束 圆柱形铰链约束 固定端约束 明确每种约束的受力特点明确每种约束的受力特点 柔性约束 沿着绳索收缩方向 光滑接触面约束 垂直于接触面公法线方 向 圆柱形铰链支座约束 固定端约束 受力图的绘制步骤受力图的绘制步骤 1 画整体图或者分离体图 2 画出所有主动力 3 画出所有约束力 第 2 页 青 岛 黄 海 学 院 教 师 教 案 教 学 内 容 及 教 学 过 程提示与补充 第 3 页 新课导入 新课导入 一 力偶的基本性质 性质性质 1 力偶无合力 力偶无合力 在任一轴上的代数合为 0 力偶不能等效于一个力力偶不能等效于一个力 力偶对刚体的 移动 平移 性质性质 2 力偶矩与矩心的位置无关 力偶的等效处理等效处理 力偶矩的大小和转向不变时 任意移动性任意移动性且可变力和力偶的大小可变力和力偶的大小 作作 用效应相同 用效应相同 二 力的平移定律 二 力的平移定律 作用在刚体上的力可力可以从原作用点等效了平行移动平行移动到刚体内任一指定 点 但必须在该力与指定点所决定的平面内附加一力偶附加一力偶 其力偶矩等于原力原力对指定点指定点之矩 新课讲授 新课讲授 1 5 约束与约束力约束与约束力 约束的定义 约束的定义 一个物体的运动受到期周围其它物体的限制 这种限制条件限制条件就称 为约束约束 约束力 约束力 约束作用于该物体上的限制其运动的力 称为约束力 主动力 主动力 作用于被约束物体上的约束力以外的力统称为主动力 外力外力 如重 力 推力等 约束类型约束类型 固定端约束 圆柱形铰链约束 光滑接触面约束 柔性约束 一 柔性约束 物体物体 绳索 链条 胶带等 柔性约束力柔性约束力 拉力 二 光滑接触面约束 基本概念 略 受力分析受力分析 约束力作用线作用线为接触面面公法线方向 方向为指向指向被约束的物体 FN 三 圆柱形铰链约束 复习上节课所学习内 容 约束的引入 举例 约束与自由度是相对 的两个概念 约束的大致分类 第 4 页 门 活页夹 销钉 销轴 销子 人 关节 万向铰 圆柱形铰链约束的种类 二力杆约束 活动铰链支座约束 固定铰链支座约束 中间铰链约束 1 中间铰链约束 简图 简图 略 约束力特点约束力特点 作用线通过销钉中心 垂直于销钉轴线 方向不定 表示方法表示方法 单个力 FR和未知角 或两个正交分力 FRx FRy 2 固定铰链支座约束 简图 简图 略 约束力特点约束力特点 作用线通过销钉中心 垂直于销钉轴线 方向不定 表示方法表示方法 单个力 FR和未知角 或两个正交分力 FRx FRy 3 活动铰链支座约束 简图 简图 略 约束力特点约束力特点 作用线通过销钉中心 垂直于支承面 指向不定 表示方法 表示方法 两种 4 二力杆约束 二力杆或二力构件 链杆 链杆 无自重 两端均用铰链的方式与周围物体相连接 且不能受其它外力作 用的杆件 约束力特点约束力特点 沿杆件两端铰链中心的连线 指向不定 两铰链相连得力的作两铰链相连得力的作 用线用线 表示方法 表示方法 两铰链相连相连得力的作用线作用线 四 固定端约束 简图 简图 略 约束力特点约束力特点 既有移动约束又有转动约束 表示方法 表示方法 两正交约束力和一个约束力偶 重点理解圆柱形铰链 约束的特点和分类 理解二力杆的特点 二力杆的判定 理解受力图的画法 第 5 页 1 6 受力图受力图 分离体分离体 被解除约束后的物体 无约束无约束 受力图受力图 在分离体上画上物体所受的全部主动力和约束力 此图称为研究对象 的受力图 分离体所受的全力图分离体所受的全力图 画受力图的基本步骤画受力图的基本步骤 1 取分离体 2 画主动力 重力 负载 推力等 3 画约束力 例 1 1 碾子重为 拉力为 A B 处光滑接触 画出碾子的受力图 解 1 画出简图 2 画出主动力 3 画出约束力 例 1 2 水平均质梁 AB 重为 电动机重为 不计杆 CD 的自重 画出杆 CD 和梁 AB 的受力图 如图 a 解 取 CD 杆 其为二力构件 简称二力杆 其受力图如图 b 学会画图步骤 多做题熟练解题步骤 P F 1 P 2 P 第 6 页 取 AB