物體的受力分析及其平衡條件PPT課件

1、2021-11-151緒緒 言言一、目的和意義一、目的和意義合理的設(shè)備可降低加工制造成本、合理的設(shè)備可降低加工制造成本、運營成本與維修成本運營成本與維修成本設(shè)備的材質(zhì)、壁厚和結(jié)構(gòu)設(shè)備的材質(zhì)、壁厚和結(jié)構(gòu)具備基本工程力學(xué)知識，了解化具備基本工程力學(xué)知識，了解化工設(shè)備常用材料特性及焊接知識，工設(shè)備常用材料特性及焊接知識，掌握化工設(shè)備的設(shè)計計算。掌握化工設(shè)備的設(shè)計計算。第1頁/共40頁2021-11-152二、主要內(nèi)容及學(xué)時安排二、主要內(nèi)容及學(xué)時安排第一篇第一篇 工程力學(xué)工程力學(xué) 24 24 學(xué)時學(xué)時第二篇第二篇 材料與焊接材料與焊接 6 6 學(xué)時學(xué)時第三篇第三篇 容器設(shè)計容器設(shè)計 18 18 學(xué)時學(xué)

2、時第2頁/共40頁2021-11-153參考書目參考書目1 1、理論力學(xué)理論力學(xué)上冊，哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室，高等教育出版社上冊，哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室，高等教育出版社2 2、材料力學(xué)材料力學(xué)上冊，劉鴻文主編，高等教育出版社上冊，劉鴻文主編，高等教育出版社3 3、工程力學(xué)工程力學(xué)，朱熙然主編，上海交通大學(xué)出版社，朱熙然主編，上海交通大學(xué)出版社4 4、金屬材料及熱處理金屬材料及熱處理，史美堂主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社，史美堂主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社5 5、金屬工業(yè)學(xué)金屬工業(yè)學(xué)上冊，范全福主編，高等教育出版社上冊，范全福主編，高等教育出版社6 6、化工機械制造化工機械制造，第八章、第九章

3、，姚慧珠、鄭海泉編，化學(xué)工業(yè)出版社，第八章、第九章，姚慧珠、鄭海泉編，化學(xué)工業(yè)出版社第3頁/共40頁2021-11-154第一篇第一篇 工程力學(xué)工程力學(xué)理論力學(xué)：研究物體機械運動一般規(guī)理論力學(xué)：研究物體機械運動一般規(guī)律律材料力學(xué)：研究構(gòu)件承載能力材料力學(xué)：研究構(gòu)件承載能力構(gòu)件承受荷載能力衡量：構(gòu)件承受荷載能力衡量： 1 1強度：構(gòu)件抵抗破壞的能力強度：構(gòu)件抵抗破壞的能力 2 2剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力 3 3穩(wěn)定性：構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)穩(wěn)定性：構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)能力能力第4頁/共40頁2021-11-155第一章第一章 物體的受力分析物體的受力分析及其平衡條件及其平衡

4、條件第一節(jié)第一節(jié) 力的概念和基本性質(zhì)力的概念和基本性質(zhì)一力的概念一力的概念 1 1剛體與變形體剛體與變形體 2 2力是物體間相互的機械作用力是物體間相互的機械作用力的運動效應(yīng)，由理論力學(xué)研究力力的運動效應(yīng)，由理論力學(xué)研究力的三要素：大小，方向，作用點，的三要素：大小，方向，作用點，由材料力學(xué)研究力的變形效應(yīng)。由材料力學(xué)研究力的變形效應(yīng)。第5頁/共40頁2021-11-156二力學(xué)公理二力學(xué)公理 1 1、作用與反作用定律、作用與反作用定律2 2、二力平衡定律、二力平衡定律 二力構(gòu)件和二力桿二力構(gòu)件和二力桿3 3、力的平行四邊形、力的平行四邊形法則法則AF1F2F3R1RaaPPyPx第6頁/共4

5、0頁2021-11-157第二節(jié)第二節(jié) 力矩與力偶力矩與力偶一、力矩一、力矩dFFmO)()()(iOOFmRm合力矩定理合力矩定理FdO第7頁/共40頁2021-11-158二、力偶二、力偶特征：特征：1 1、是一個基本的力學(xué)量，不能與一、是一個基本的力學(xué)量，不能與一個力平衡，力偶只能與力偶平衡。個力平衡，力偶只能與力偶平衡。2 2、力偶對作用面內(nèi)任一點之矩與矩、力偶對作用面內(nèi)任一點之矩與矩心的位置無關(guān)，恒等于力偶矩。心的位置無關(guān)，恒等于力偶矩。3 3、同平面內(nèi)兩力偶等效是力偶矩相、同平面內(nèi)兩力偶等效是力偶矩相等。等。dFmmM第8頁/共40頁2021-11-159三三力力的的平平移移Q”Q

6、meQmQ第9頁/共40頁2021-11-1510四、平面一般力系向一點簡化四、平面一般力系向一點簡化iFR主矢：iOmM主矩：OF1F2FnOF1F2FnF1F1”m1F2m2FnmnOF1F2m2Fnmnm1RMO第10頁/共40頁2021-11-1511四、平面一般力系向一點簡化四、平面一般力系向一點簡化iFR主矢：iOmM主矩：ORMORR”dRMdO第11頁/共40頁2021-11-1512第三節(jié)第三節(jié) 物體的受力分析物體的受力分析一、約束和約束反力一、約束和約束反力自由體和非自由體自由體和非自由體約束和約束反力：約束和約束反力：方向方向作用點作用點大小大小 平衡方程平衡方程第12頁

7、/共40頁2021-11-15131 1、柔性體約束（柔索約束）、柔性體約束（柔索約束） 繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，不計重力，絕對柔軟且不可伸長不計重力，絕對柔軟且不可伸長特點：只受拉，不受壓，不能抗彎矩，特點：只受拉，不受壓，不能抗彎矩，限制物體沿柔性體伸長的方向運動。限制物體沿柔性體伸長的方向運動。第13頁/共40頁2021-11-1514第14頁/共40頁2021-11-1515第15頁/共40頁2021-11-15162 2、光滑接觸面（線）約束、光滑接觸面（線）約束 特點：只受壓，不受拉，沿接觸點特點：只受壓，不受拉，沿接觸點處的公法線而指向物體

8、，一般用處的公法線而指向物體，一般用NN表示。又叫法向反力。表示。又叫法向反力。 忽略摩擦，理想光滑。忽略摩擦，理想光滑。第16頁/共40頁2021-11-1517第17頁/共40頁2021-11-15183 3、鉸鏈約束、鉸鏈約束 第18頁/共40頁2021-11-1519（1 1）固定鉸鏈支座約束）固定鉸鏈支座約束 第19頁/共40頁2021-11-1520第20頁/共40頁2021-11-1521第21頁/共40頁2021-11-1522第22頁/共40頁2021-11-1523（2 2）活動鉸鏈支座約束）活動鉸鏈支座約束第23頁/共40頁2021-11-1524第24頁/共40頁202

9、1-11-15254 4、固定端約束、固定端約束第25頁/共40頁2021-11-1526第26頁/共40頁2021-11-1527第27頁/共40頁2021-11-1528二、受力圖二、受力圖例例1-11-1某化工廠的臥式容器，容器總重某化工廠的臥式容器，容器總重量量( (包括物料、保溫層等包括物料、保溫層等) )為為QQ，全長為，全長為L L，支座，支座B B采用固定式鞍座，支座采用固定式鞍座，支座C C采采用活動式鞍座。試畫出容器的受力圖。用活動式鞍座。試畫出容器的受力圖。第28頁/共40頁2021-11-1529例例1-21-2焊焊接在鋼柱接在鋼柱上的三角上的三角形鋼結(jié)構(gòu)形鋼結(jié)構(gòu)管道支

10、架，管道支架，上面鋪設(shè)上面鋪設(shè)三根管道，三根管道，試畫出結(jié)試畫出結(jié)構(gòu)整體及構(gòu)整體及各構(gòu)件的各構(gòu)件的受力圖。受力圖。第29頁/共40頁2021-11-1530例例1-3 1-3 剛架自身重力不計，剛架自身重力不計，ACAC上作用載上作用載荷，畫出荷，畫出ACAC、BCBC及剛架整體的受力圖及剛架整體的受力圖 第30頁/共40頁2021-11-1531畫受力圖的步驟：畫受力圖的步驟：(1)(1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖；簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖； (2)(2)選擇研究對象，畫出作用在其上的全部主選擇研究對象，畫出作用在其上的全部主動力；動力；(3)(3)根據(jù)約束性質(zhì)，畫出作用于研究對象上的根據(jù)約束性質(zhì)，畫

11、出作用于研究對象上的約束反力。約束反力。第31頁/共40頁2021-11-1532第四節(jié)第四節(jié) 平面力系的平衡方程平面力系的平衡方程式式平面力系平衡的必要與充分條件：力平面力系平衡的必要與充分條件：力系的主矢和對任一點的主矩都等于零。系的主矢和對任一點的主矩都等于零。 0,0OMR0)(, 0,0FmYXO0, 0)(, 0)(XFmFmBA0)(, 0)(, 0)(FmFmFmCBA第32頁/共40頁2021-11-1533例例1-4 1-4 梁梁ABAB，長，長L=6mL=6m，A A、B B端各作用端各作用一力偶，一力偶，mm1 1=15kN.m=15kN.m，mm2 2=24kN.m=

12、24kN.m，轉(zhuǎn)向如圖所示，求支座轉(zhuǎn)向如圖所示，求支座A A、B B的反力。的反力。 0021mmLRmA)(5 . 16152421kNLmmRA第33頁/共40頁2021-11-1534例例1-5 1-5 直桿直桿ABAB與彎桿與彎桿BCBC鉸接，已知鉸接，已知ABAB桿上有一力偶矩桿上有一力偶矩MM作用，各桿重作用，各桿重力不計。求支座力不計。求支座A A、C C處的約束反力。處的約束反力。 00dRMmAaad2330cos0MadMRA332第34頁/共40頁2021-11-1535例例1-6 1-6 剛架所受荷載、尺寸及支承剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座情況見圖，求支座A A及及B B處的反力。處的反力。 020)(0000aPmbQbRFmQRYYPXXBABAA第35頁/共40頁2021-11-1536例例1-7 1-7 懸臂梁懸臂梁ABAB作用有均布荷載作用有均布荷載q q，在自，在自由端還受一集中力和一力偶矩為由端還受一集中力和一力偶矩為mm的力的力偶作