工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)課件

1、工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)1工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)2靜力學(xué)主要研究：力系的簡(jiǎn)化和力系的平衡條件及其應(yīng)用。靜力學(xué)主要研究：力系的簡(jiǎn)化和力系的平衡條件及其應(yīng)用。引引 言言靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)3工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)4 11 靜力學(xué)的基本概念靜力學(xué)的基本概念 12 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理 13 約束與約束反力約束與約束反力 14 物體的受力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖 第一章第一章 靜力學(xué)公理與物體的受力分析靜力學(xué)公理與物體的受力分析工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)5力的單位：力的

2、單位： 國(guó)際單位制：牛頓(N) 千牛頓(kN)第一章第一章 靜力學(xué)基本公理和物體的受力分析靜力學(xué)基本公理和物體的受力分析1-1 1-1 靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)基本概念一、力的概念一、力的概念1定義定義：力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用可以改變物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2. 力的效應(yīng)：力的效應(yīng)： 運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)) 變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)AF工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)6 力系：力系：是指作用在物體上的一群力。 平衡力系：平衡力系：物體在力系作用下處于平衡， 我們稱這個(gè)力系為平衡力系。是指物體相對(duì)于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。 二二. .剛體

3、剛體就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。三三. .平衡平衡AF工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)71-2 1-2 靜力學(xué)基本公理靜力學(xué)基本公理公理公理：是人類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無(wú)須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理 作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個(gè)力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用線共線， 作用于同一個(gè)物體上。工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)8說(shuō)明說(shuō)明：對(duì)剛體來(lái)說(shuō)，上面的條件是充要的 二力體二力體：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力體。對(duì)變形體來(lái)說(shuō)，上面的條件

4、只是必要條件(或多體中)二力桿工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)9 在已知力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。推論推論1：力的可傳性。：力的可傳性。 作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。因此，對(duì)剛體來(lái)說(shuō)，力作用三要素為：大小，方向，作用線大小，方向，作用線公理公理2 2 加減平衡力系原理加減平衡力系原理工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)10 剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點(diǎn)，則另一力的作用線必匯交于同一點(diǎn)，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無(wú)窮遠(yuǎn)處匯交平行力系。） 公理公理3 3 力的平行四邊形法則力的平

5、行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成一個(gè)合力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。推論推論2：三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理 21FFR工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)11公理公理4 4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律等值、反向、共線、異體、且同時(shí)存在。證證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共線， 三力 必匯交，且共面。321 , , FFF321 , , FFF3 , FR例例 吊燈工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)12公理公理5 5 剛化原理剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成

6、剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 公理公理5告訴我們：處于平衡告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。力學(xué)的平衡理論。工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)13約束反力：約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力。 1-3 1-3 約束與約束反力約束與約束反力一、概念一、概念自由體：自由體：位移不受限制的物體叫自由體。非自由體：非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：約束：對(duì)非自由體的某些位移預(yù)先施加的限制條件稱為約束。 （這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束。）（這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束。）工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)14大小常常是未知的

7、；方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束反力特點(diǎn)：約束反力特點(diǎn)：GGN1N2工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)15繩索類只能受拉只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體沿繩索背離物體。二、約束類型和確定約束反力方向的方法：二、約束類型和確定約束反力方向的方法：1.由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束PPTS1S1S2S2 工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)16約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體沿公法線，指向受力物體2.光滑接觸面的約束光滑接觸面的約束 (光滑指摩擦不計(jì)

8、光滑指摩擦不計(jì))PNNPNANB工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)173.光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)18靜力學(xué)靜力學(xué)第一章第一章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析靜力學(xué)公理和物體的受力分析為更一般化,我們將它抽象成上圖所示，并將銷釘固結(jié)在其中任一個(gè)零件上，如零件 上，這樣原來(lái)是三個(gè)零件組成的，現(xiàn)變?yōu)閮蓚€(gè)零件；原先零件與是沒有直接作用而是通過(guò)銷釘A來(lái)聯(lián)系，現(xiàn)在由兩個(gè)零件和直接作用。作用力和反作用力分別作用在和上。工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)19AAXAYAA工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)20固定鉸支座工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)21固定鉸支座工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程

9、課件(河工大)22滑槽與銷釘滑槽與銷釘（雙面約束）（雙面約束）工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)23二二 力力 桿桿工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)24活動(dòng)鉸支座（輥軸支座）N的實(shí)際方向也的實(shí)際方向也可以向下可以向下工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)25活動(dòng)鉸支座（輥軸支座）工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)26一、受力分析一、受力分析 解決力學(xué)問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過(guò)程稱為物體的受力分析受力分析。 作用在物體上的力有：一類是:主動(dòng)力,如重力,風(fēng)力,氣體 壓力等。 二類是：被動(dòng)力，即約束反力。 1-4 1-4

10、 物體的受力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)27畫物體受力圖主要步驟為畫物體受力圖主要步驟為：選研究對(duì)象；取分離體； 畫上主動(dòng)力；畫出約束反力。二、受力圖二、受力圖例例1工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)28例例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖QAOBCDE工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)29QAOBCDE工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)30QAOBCDE工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)31例例3 畫出下列各構(gòu)件的受力圖說(shuō)明：三力平衡必匯交說(shuō)明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無(wú)限當(dāng)三力平行時(shí)，在無(wú)限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況殊情況。工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工

11、大)32例例4 尖點(diǎn)問題應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)33例例5 畫出下列各構(gòu)件的受力圖工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)34三、畫受力圖應(yīng)注意的問題三、畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過(guò)接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。1、不要漏畫力、不要漏畫力工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)35約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來(lái)畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3、不要畫錯(cuò)力的方向、不要畫錯(cuò)力的方向4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在分離體上。工程力學(xué)簡(jiǎn)明教程課件(河工大)36一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對(duì)象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來(lái)分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對(duì)象的外力。對(duì)于某一