工程力学ppt课件

习题15,工程力学,2018级工程管理张翔春1551096XXXX机械与车辆工程学院2019-12-03,1,题1：体重为W的体操运动员在吊环上做十字支撑。已知l、d（两肩关节间距离）、W1（两臂总重）。假设手臂为均质杆，试求肩关节受力。,2,图(a)：受力分析,图(b)：受力分析,解：,3,题2：假若患者的上臂和前臂成90，前臂向下压以及反抗吊索的力。设作用在腕关节，向上的拉力P=100N，此力离肘关节中心（支点）L=250mm；前臂与手重Q=20N，其重心离支点L1=150mm；肱三头肌与尺骨成90，其作用力F距支点L2=25mm。求肱三头肌收缩力F和肱骨末端关节的反作用力R。,4,（肘关节总力矩）=0即1000.25m+（F）（0.025m）+R0+（-20N）0.15m=0F=880N（肘关节）=0即F+P-R-Q=0，即R=F+P-Q=880N+100N-20N=0R=960N,解：,5,题3：小腿骨架及其力学模型中，通过附着在髋部A和膝盖骨B上的四头肌，使小腿抬起。膝盖骨可在膝关节的软骨上自由滑动。四头肌进一步延伸，并与胫骨C相附着。试求四头肌的拉力FT和股骨（铰）D受到的合力大小。已知：小腿质量为3.2kg，质心为G1，脚的质量为1.6kg，质心为G2。,解：小腿骨架受力分析,6,解：小腿骨架受力分析,或,7,例4：一个质量为m的物块从h的高处自由落下，与一根抗弯刚度为EI、长为的简支梁作塑性碰撞，不计梁的质量，求该系统自由振动的频率、振幅和最大挠度。,2.1.3等效刚度系数,解：当梁的质量可以略去不计时，梁可以用一根弹簧来代替，于是这个系统简化成弹簧质量系统。如果知道系统的静变形则求出系统的固有频率,8,由材料力学可知，简支梁受集中载荷作用，其中点静挠度为,求出系统的固有频率为,中央受集中载荷的简支梁的等效弹簧刚度系数为,2.1.3等效刚度系数,9,以梁承受重物时的静平衡位置为坐标原点O，建立坐标系，并以撞击时刻为零瞬时，则t=0时，有,自由振动的振幅为,梁的最大挠度,2.1.3等效刚度系数,10,例1：人群与桥梁的相互作用,11,人体的振动特性：外部刺激使人体产生内部响应。对人体产生三种作用力：惯性力（质量）；粘性阻尼力（阻尼）；弹性力（刚度）。人是一个多自由度的振动系统，其中：第一共振峰：48Hz，对胸腔影响最大；第二共振缝：1012Hz，对腹腔影响最大；第三共振缝：2025Hz，频率再增高，在人体内传递逐步衰减，对生理效应的影响相应减少。显然，对人体影响最大的是低频区。,12,建模方法1：,将车、人等全部作为一个质量考虑，并考虑弹性和阻尼,要求：对轿车的上下振动进行动力学建模,例2：轿车行驶在路面上会产生上下振动,缺点：模型粗糙，没有考虑人与车、车与车轮、车轮与地面之间的相互影响,优点：模型简单,分析：人与车、车与车轮、车轮与地面之间的运动存在耦合,13,建模方法2：,车、人的质量分别考虑，并考虑各自的弹性和阻尼,优点：模型较为精确，考虑了人与车之间的耦合,缺点：没有考虑车与车轮、车轮与地面之间的相互影响,14,建模方法3：,车、人、车轮的质量分别考虑，并考虑各自的弹性和阻尼,优点：分别考虑了人与车、车与车轮、车轮与地面之间的相互耦合，模型较为精确,问题：如何描述各个质量之间的相互耦合效应？,15,例5：离心式自动脱水洗衣机中，偏心质量产生的离心惯性力是主要的激励来源。洗衣机总质量为M=2000kg，衣物偏心质量为m=13kg，偏心距为e=50cm，初次脱水速度n=300r/min。计算其垂直振幅。,x：机器离开平衡位置的垂直