工程力學第一章受力分析

1、整理ppt1工程力學 整理ppt2力學無處不在 電力系統(tǒng)技術 汽車技術 航空航天 土木工程 機械工程 水利工程 船舶工程 整理ppt3整理ppt4整理ppt5整理ppt6整理ppt7海洋鉆井平臺整理ppt8和平號空間站整理ppt9高速列車整理ppt10攔海大型水壩整理ppt11世界最高的橋梁整理ppt12整理ppt13引言 研究的對象 構件：組成機械與結構的零，構件構件桿件板件塊體整理ppt14引言 力及其作用效應力：物體間的相互機械運動。機械運動：物體在空間的位置隨時間的變化。力按作用方式劃分：外外力力體積力體積力(/m3)表面力表面力分布力分布力集中力集中力()線分布力線分布力(/m)面分

2、布力面分布力(/m2)整理ppt15力的內效應（變形）：使物體的形狀發(fā)生變化力的內效應（變形）：使物體的形狀發(fā)生變化 力的外效應（運動）：使物體的運動狀態(tài)改變力的外效應（運動）：使物體的運動狀態(tài)改變引言 力及其作用效應整理ppt16變形變形構件尺寸與形狀的變化構件尺寸與形狀的變化 彈性變形：外力解除后可以消失的變形 塑性變形（塑性變形）：外力解除后不能消失的變形整理ppt17 失效或破壞：構件在外力作用下喪失正常功能強度失效強度失效 :抵抗破壞的能力剛度失效剛度失效:抵抗變形的能力穩(wěn)定性失效穩(wěn)定性失效:保持原有變形（平衡）形式的能力整理ppt18研究力的外效應。研究物體的機械運動的一般研究力的

3、外效應。研究物體的機械運動的一般規(guī)律的科學。規(guī)律的科學。 靜力學、運動學、動力學靜力學、運動學、動力學理論理論力學力學材料力學材料力學強度、剛度、穩(wěn)定性強度、剛度、穩(wěn)定性研究力的內效應。研究物體在外力作用下的變研究力的內效應。研究物體在外力作用下的變形和失效規(guī)律。形和失效規(guī)律。 靜力學材料力學靜力學材料力學工程工程力學力學工程力學是研究構件在外力作用下的平衡、變形和工程力學是研究構件在外力作用下的平衡、變形和破壞的規(guī)律。破壞的規(guī)律。整理ppt19靜力學靜力學Statics研究對象：剛體(Rigid body)整理ppt20 靜力學的任務： 靜力學的研究內容：研究物體平衡的一般規(guī)律 1. 1.

4、物體受力分析物體受力分析2. 2. 力系的簡化力系的簡化3. 3. 力系的平衡條件力系的平衡條件 整理ppt21研究物體平衡的一般規(guī)律研究物體平衡的一般規(guī)律整理ppt22剛體：剛體：在力的作用下不變形的物體。在力的作用下不變形的物體。BWACG1-1 靜力學基本概念靜力學基本概念整理ppt23 箭頭的長度表示力的大小箭頭的長度表示力的大小 箭頭的方向表示力的方向箭頭的方向表示力的方向 箭頭的始端（末端）表示力的作用點箭頭的始端（末端）表示力的作用點 （箭頭所沿著的直線表示力的作用線）（箭頭所沿著的直線表示力的作用線） 力的單位力的單位: : N(SI)N(SI) 和和 kN kN 力的作用線力

5、的作用線F FO O定位矢量定位矢量力的三要素：力的大小力的大小力的方向力的方向力的作用點力的作用點滑移矢量滑移矢量自由矢量自由矢量力是矢量力是矢量整理ppt24力系：力系：作用在物體上的一群力。作用在物體上的一群力。等效力系：等效力系：兩個力系分別作用于同一物體其效應相同。兩個力系分別作用于同一物體其效應相同。力系的簡化：力系的簡化：對一個比較復雜的力系求與它等效的簡單力系對一個比較復雜的力系求與它等效的簡單力系的過程稱為力系的簡化。的過程稱為力系的簡化。平衡力系：平衡力系：一個作用于剛體而使其保持平衡的力系稱為平一個作用于剛體而使其保持平衡的力系稱為平衡力系。衡力系。整理ppt25平面力系

6、：平面力系：諸力作用線在同一平面，否則稱為諸力作用線在同一平面，否則稱為空間力系空間力系。平行力系：平行力系：諸力作用線彼此平行。諸力作用線彼此平行。任意力系：任意力系：諸力作用線任意分布的力系。諸力作用線任意分布的力系。匯交力系：匯交力系：諸力作用線匯交于一點。諸力作用線匯交于一點。整理ppt26平衡：平衡：物體相對于物體相對于慣性參考系慣性參考系靜止或勻速靜止或勻速直線運動狀態(tài)。（一般取固連在地球上的直線運動狀態(tài)。（一般取固連在地球上的參考系）參考系）剛體的平衡條件：剛體的平衡條件：剛體處于平衡狀態(tài)時作用于剛體上剛體處于平衡狀態(tài)時作用于剛體上的力系應滿足的條件。的力系應滿足的條件。整理pp

7、t27 作用在作用在物體物體上的同一點的上的同一點的兩個力，可以合成為一個合兩個力，可以合成為一個合力。合力作用點也是該點，力。合力作用點也是該點，合力的大小和方向，由這兩合力的大小和方向，由這兩個力為邊構成的平行四邊形個力為邊構成的平行四邊形的對角線確定。的對角線確定。整理ppt28公理公理2 2 二力平衡條件二力平衡條件作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的充分必要條件是：充分必要條件是：兩個力大小相等，方向相反，且在同一直線兩個力大小相等，方向相反，且在同一直線上上, , 即即F F1 1 = - = - F F2 2ABF1F2整理ppt29CDF

8、 FDF FCF FCF FDA AB B整理ppt30 在已知力系上加上或減去一個任意的平衡力系，將不在已知力系上加上或減去一個任意的平衡力系，將不會改變原力系對會改變原力系對剛體剛體的作用效應。的作用效應。推理推理1 1 力的可傳性力的可傳性 作用于作用于剛體剛體上某點的力，可以沿著它的作用線推移到上某點的力，可以沿著它的作用線推移到剛體內的另一點，而不改變力對剛體的作用效應。剛體內的另一點，而不改變力對剛體的作用效應。公理公理3 3 加減平衡力系原理加減平衡力系原理F F F F2 = - F F1 = F FF F1F F2F FF F整理ppt31作用于作用于剛體剛體上三個相互平衡的

9、力，若其中兩個力上三個相互平衡的力，若其中兩個力的作用線匯交于一點，的作用線匯交于一點， 則此三力必在同一平面內，則此三力必在同一平面內，且三個力的作用線匯交一點。且三個力的作用線匯交一點。整理ppt32P PF FT TP PTTF F整理ppt33變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。非充分非充分F FF FF FF FF FF FF FF F整理ppt34：位移不受限制的物體。位移不受限制的物體。：位移受限制的物體。位移受限制的物體。： 對非自由體的某些位對非自由體的某些位移

10、起限制作用的周圍物體。移起限制作用的周圍物體。約束對物體作約束對物體作用的力。用的力。 1-3 1-3 約束和約束反力約束和約束反力 約束反力的大小方向作用點約束反力的大小方向作用點: :作用點作用點: : 約束與非自由體的接觸點（面）約束與非自由體的接觸點（面）方方 向：向：和約束所能限制位移方向相反和約束所能限制位移方向相反大大 ?。盒。?隨已知力的變化而變化隨已知力的變化而變化整理ppt35被動力：被動力： 未知的約束反力未知的約束反力。主動力：主動力： 已知力（載荷重力等）已知力（載荷重力等）靜力學中靜力學中主動力系主動力系+被動力系被動力系=平衡力系平衡力系 約束反力的大小可由平衡條

11、件（平衡約束反力的大小可由平衡條件（平衡方程）求得方程）求得 求約束反力的大小是靜力學的一個重求約束反力的大小是靜力學的一個重要任務要任務整理ppt36光滑支承面對物體的約束反力，作用在接觸光滑支承面對物體的約束反力，作用在接觸點處，方向沿接觸表面的公法線點處，方向沿接觸表面的公法線( (法線法線) )，并指向受，并指向受力物體。稱為法向反力，用力物體。稱為法向反力，用 F FN N 或或 N N 表示。表示。ABF FA AF FB B常見的約束類型常見的約束類型1. 光滑接觸表面約束光滑接觸表面約束F FN NC C整理ppt37 繩索對物體的約束反力，繩索對物體的約束反力，作用在接觸點，

12、方向沿著繩作用在接觸點，方向沿著繩索背離物體。索背離物體。 當鏈條或膠帶繞在輪子上，當鏈條或膠帶繞在輪子上，對輪子的約束反力沿輪緣的對輪子的約束反力沿輪緣的切線方向背離輪子。切線方向背離輪子。AP PAFFF FP PT T2T T1T T2T T12. 2. 柔性約束柔性約束整理ppt38 特點：軸可以在孔內任意轉動，也可以沿孔的軸線移特點：軸可以在孔內任意轉動，也可以沿孔的軸線移動；但軸承阻礙著軸沿徑向向外移動。動；但軸承阻礙著軸沿徑向向外移動。徑向軸承徑向軸承3. 3. 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束（1 1）向心軸承向心軸承整理ppt39 方向不能確定的約束反力通常方向不能確定的約束反力通常

13、用兩個未知的正交分力用兩個未知的正交分力X X 和和Y Y 表示。表示。AY YAX XA 約束反力的方向往往預約束反力的方向往往預先不能確定，但是，無論先不能確定，但是，無論它朝向何方，其作用線必它朝向何方，其作用線必垂直于軸線并通過軸心。垂直于軸線并通過軸心。N Nx xN Ny整理ppt40(2) (2) 圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座 圓柱鉸鏈由銷釘將兩圓柱鉸鏈由銷釘將兩個鉆有同樣大小孔的構個鉆有同樣大小孔的構件連接而成。件連接而成。 若鉸鏈連接中若鉸鏈連接中有一個固定在有一個固定在地面或機架上，地面或機架上，則稱為固定鉸則稱為固定鉸鏈支座鏈支座。1 1、銷釘、銷釘 2

14、2、構件、構件整理ppt413 滾動支座（輥軸支座）滾動支座（輥軸支座）NNN整理ppt42約束反力未知量約 束 類 型AFAAFAxFAyA徑向軸承 圓柱鉸鏈 鐵軌 蝶鉸鏈整理ppt43(1) 球鉸鏈F FxF FzF Fy整理ppt44(2) 止推軸承FxFzFy整理ppt451. 光滑接觸表面約束F FN NC C2. 柔性約束AP P3 滾動支座和固定鉸支座NNyNx整理ppt46整理ppt47確定研究對象確定研究對象一、物體受力分析的過程一、物體受力分析的過程取分離體取分離體分析受力分析受力畫受力圖畫受力圖整理ppt48ABABF FF Fp pF FA AF FB B整理ppt49

15、ABCP PqY YAX XAN NB例例1-21-2 qABC整理ppt50例例1-31-3 Q QP PCDABF FDF FCABF FDY YA AX XA AP PQ Q整理ppt51P PCABD例例1-41-4 P PDCAY YAX XAY YCX XCY YBX XBX XC C BC CY YC整理ppt52PCABDPDCABCFCFBFCFA 解二解二整理ppt53CABP PQ Q例例1-51-5 整理ppt54ACCBF FBF FCF FCY YAX XAP PQ Q整理ppt55ACCBX XCY YCX XC Y YC P PQ QY YBX XBY YAX

16、XA整理ppt56CBACP PQ QX XC1 Y YC1 X XC1Y YC1Y YAX XAF FBF FCF F C整理ppt57CABP PQ QY YAX XAF FBY YBX XBF FB整理ppt58一張完整的受力圖應該包含的內容：一張完整的受力圖應該包含的內容：1 研究對象，即有分離體圖。研究對象，即有分離體圖。 2 所有的主動力和約束反力。所有的主動力和約束反力。 3 注有所有主動力和約束反力的符號。注有所有主動力和約束反力的符號。 畫受力圖的步驟：畫受力圖的步驟：2 明確研究對象，取分離體，畫分離體圖。明確研究對象，取分離體，畫分離體圖。 3 在分離體上，畫上所有的主動

17、力。在分離體上，畫上所有的主動力。4 在分離體上，按約束性質畫上所有約束反力。在分離體上，按約束性質畫上所有約束反力。6 校核。校核。 1 觀察有無二力構件。觀察有無二力構件。5 畫出作用和反作用力之間的關系。畫出作用和反作用力之間的關系。整理ppt59幾個物體用銷釘連接幾個物體用銷釘連接約束力過柱鉸中心，約束力過柱鉸中心， 方向未知，可用其方向未知，可用其 正交分量表示。正交分量表示。xF1yF1xF2yF2xF1yF1yF2xF2xF1yF1兩物體鉸接兩物體鉸接解除鉸鏈約束解除鉸鏈約束整理ppt601 解除柱鉸的約束時，解除柱鉸的約束時，2 ，解除約束時銷釘可單獨取為分離解除約束時銷釘可單

18、獨取為分離體，也可與某一物體連在一起，其余被連接物視為體，也可與某一物體連在一起，其余被連接物視為從銷釘上摘下。從銷釘上摘下。3 若鉸鏈處作用了主動力若鉸鏈處作用了主動力 ，則，則。FxF1yF1xF2yF2xF1yF1yF2xF2xF1yF1FF整理ppt61例例1-6PDBCKEA1）各構件的受力圖）各構件的受力圖2）AB桿、輪桿、輪、輪、輪銷銷釘釘B和物塊在一起的受力和物塊在一起的受力圖圖3）整體受力圖）整體受力圖整理ppt62PBCDKEAPFFT1T1T2T2NBYNBXNBYNBXT3T3NDNDNBNBNCXNCY NCXNCY NA NEY NEX 整理ppt63PBCDKEAT3NDNDNBNCXNCY NA NEY NEX PBCANCXNCY T3NBNA NEY NEX 整理ppt64 2. 取分離體、畫