工程力学济南大学

1、引言引言这学期课程的一些安排这学期课程的一些安排 压缩讲课学时，增加讨论课和习题课； 预习和预习作业； 分组作业； 网上讨论和答疑（工程力学QQ群：274117106），要求没有特殊情况一律参加并用实名）。 课程网站：服务器崩溃中引言引言分组建议分组建议 方案一：按宿舍分组（推荐）； 方案二：自由分组； 方案三：由班干部和学生协商分组。 注: 部分不愿参加分组同学，作业需要自己单独去交。引言引言引言工程力学静力学材料力学 平衡时的 平衡问题强度问题刚度问题稳定性问题 构件：工程上称构件：工程上称组成结构的单个组成结构的单个物体为构件。物体为构件。（课本概念有误）（课本概念有误）第第1章章 静力

2、学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析1 1 静力学基本概念静力学基本概念 刚体：刚体：在力作用下不变形的物体，即刚体内部任意两点间在力作用下不变形的物体，即刚体内部任意两点间的距离保持不变。的距离保持不变。 平衡：平衡：物体相对物体相对惯性参考系惯性参考系静止或作匀速直线平移。静止或作匀速直线平移。第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析力的概念力的概念力是物体间的相互力是物体间的相互力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用点大小，方向，作用点AF力的三要素表明，力是一个具有固定作用点的力的三要素表明，力是一个具有固定作用点的力矢量（力矢）：力矢量（力矢）： FFF

3、F 自由矢量自由矢量接触作用和场作用接触作用和场作用注：注意和数学中的矢量的区别。注：注意和数学中的矢量的区别。定位矢量定位矢量。第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析力的作用效应力的作用效应 内效应内效应: 物体的变形。物体的变形。 外效应外效应: 物体运动状态的改变。物体运动状态的改变。注意：注意： 力作用于可变形的物体时，既力作用于可变形的物体时，既有内效应，也可能有外效应。有内效应，也可能有外效应。1. 力作用于刚体时，不会有内效力作用于刚体时，不会有内效应，只可能有外效应。应，只可能有外效应。“勇气号勇气号”火星探测器火星探测器着陆装置着陆装置气袋气袋 利用物体

4、的内效应吸收能利用物体的内效应吸收能量改变外效应。量改变外效应。第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析 等效力系等效力系: 对同一对同一产生相同作用效应的力系产生相同作用效应的力系,2121mnPPPFFF 力力 系：系： 作用在物体上的一组力作用在物体上的一组力,21nFFF,R21FFFFn 合力合力: 与某力系等效的一个力与某力系等效的一个力 平衡力系平衡力系: 对对刚体刚体不产生任何作用效应的力系不产生任何作用效应的力系,210FFFn1F2FnF3F1P2PmP第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析2 2 约束与约束力约束与约束力自由体自由

5、体：可以在空间任意可以在空间任意位移位移的物体的物体非自由体非自由体：位移位移受到某些限制的物体受到某些限制的物体思考：空思考：空气阻力算气阻力算不算位移不算位移限制？限制？第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析约约 束束：限制物体位移的条件。（抽象）限制物体位移的条件。（抽象）约束体：约束体：约束约束非自由体非自由体位移的物体。（具体）位移的物体。（具体）列车受约束沿曲线运动列车受约束沿曲线运动铁轨是约束体铁轨是约束体约束力：约束力：约束体作用在非自由体上的力。约束体作用在非自由体上的力。铁轨作用在车轮上的力为铁轨作用在车轮上的力为约束力约束力列车所受重力为主动力列车所

6、受重力为主动力主动力：主动力：主动作用于物体的力，主动作用于物体的力，如重力如重力, ,风力风力, ,气体压力气体压力第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析重要：重要：约束力的方向与限制物体运动的方向相反。约束力的方向与限制物体运动的方向相反。（一）柔索（一）柔索绳索、绳索、 链条、皮带等链条、皮带等约束力特点：约束力特点：力沿柔索方向，受拉。力沿柔索方向，受拉。限制该方向的运动限制该方向的运动约束力的分类：约束力的分类：F1F1F2F2 第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析（二）光滑面约束（二）光滑面约束AFBFCF约束力沿公法线方向指向被约束的

7、物体约束力沿公法线方向指向被约束的物体BACNF公切面公切面公法线公法线假设条件：假设条件：不计摩擦不计摩擦（课本有误）（课本有误）第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析不计摩擦时，齿轮间的约束也属于光滑面约束。不计摩擦时，齿轮间的约束也属于光滑面约束。了解了解节圆、压力角节圆、压力角的概念的概念。约束力沿齿廓线的公法线方向约束力沿齿廓线的公法线方向。啮合点啮合点压力角压力角节圆节圆第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析1 1、固定铰链支座、固定铰链支座AxFyAF固定铰链简图固定铰链简图（三）光滑圆柱铰链（三）光滑圆柱铰链AAxFyAFAF方向方向

8、未定未定销钉销钉FA（或理解为：（或理解为：构件的构件的x和和y方向位移分量均受限制）方向位移分量均受限制）第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析2 2、连接铰链、连接铰链BxFBByFBxFBByFB注意：注意：作用力与反作用力的关系作用力与反作用力的关系问题：问题：在忽略肌肉力的情况下，人在忽略肌肉力的情况下，人体的哪些关节可以视为连接铰链？体的哪些关节可以视为连接铰链？第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析3 3、活动铰链支座、活动铰链支座AAF第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析4 4、径向轴承、径向轴承ZXxFyF第

9、第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析止推轴承止推轴承约束特点：约束特点： 止推轴承比径向轴承多一个轴止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制向的位移限制约束力：约束力：比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正交分力分力 AzAyAxFFF,第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析（四）光滑球铰链（四）光滑球铰链AAxFAyFAzFA人造关节人造关节第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析（五）二力构件（五）二力构件/ /二力杆二力杆二力平衡原理二力平衡原理：作用于刚体上的两个力为平衡力系的充分

10、必要作用于刚体上的两个力为平衡力系的充分必要条件是：条件是：此二力等值、反向、共线。此二力等值、反向、共线。若若刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为二力构件二力构件或或二力杆二力杆。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。W不计杆件自重不计杆件自重W第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析思考：哪些是二力构件（杆）？思考：哪些是二力构件（杆）？第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析3 3 受力图受力图关键：根据关键：根据画出研究对象的约束力画出研究对象的约束力步骤：

11、步骤：选研究对象；选研究对象；取分离体；取分离体； 画上主动力；画上主动力；画出约束反力。画出约束反力。第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析例：例：画出画出AB杆的受力图。（自己画）杆的受力图。（自己画）AFDFBF(b)CBAWD(a)WD第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析例：例：画出滑轮、画出滑轮、CD杆、杆、AB杆和整体受力图。杆和整体受力图。WWABCD1 1、研究滑轮、研究滑轮2 2、研究、研究CD杆杆AxFAyFCFDF不计杆件和滑轮自重不计杆件和滑轮自重第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析BC3 3、研究、

12、研究AB杆杆4 4、研究整体、研究整体WABCDWAxFAyFBxFByFCFAxFAyFWCABBxFByFDF注意：注意：研究整体时，不画物体间的内力研究整体时，不画物体间的内力。第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析WAxFAyFWCABBxFByFDF注意：注意： 区分内力和外力；区分内力和外力； 内力和外力随研究对象内力和外力随研究对象不同而不同；不同而不同；1. 研究整体时，不画物体研究整体时，不画物体间的内力。间的内力。第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析画受力图应注意的问题画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，除重力、电磁力外，物体

13、之间只有通过接触物体之间只有通过接触才有相互机械作用力才有相互机械作用力，要分清研究对象（受，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出明确地指出它是哪一个施力体施加的它是哪一个施力体施加的。1、不要漏画力、不要漏画力第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析约束反力的方向

14、必须约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画严格地按照约束的类型来画，不，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的两物体之间的作用力与反作用力作用力与反作用力时，要注意，作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。 即受力图一定要画在即受力图一定要画在分离体分离体上。上。第第1章章 静力学基本概念与受力分析静力学基本概念与受力分析一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。内力，就成为新研究对象的外力。 5、受力图上、受力图上只画外力，不画内力。只画外力，不画内力。 6 、同一系统各研究对象的受力图必须、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致整体与局部一致，相，相 互协调，不能相互矛盾。互协调，不能相互矛盾。7 、正确判断、正确判