第三章 工程力學基礎(chǔ)2

1、回章首回章首退出退出3-2 3-2 工程動力學工程動力學1 . 慣性力慣性力2 . 動量與碰撞動量與碰撞3 . 動能定理與機械能量守恒定律動能定理與機械能量守恒定律4 . 沖擊與振動沖擊與振動回章首回章首退出退出1. 慣性力的有關(guān)概念慣性力的有關(guān)概念amF慣性的概念慣性的概念物體不受外力的作用下保持勻速運動或靜止狀態(tài)的能力物體不受外力的作用下保持勻速運動或靜止狀態(tài)的能力質(zhì)量的是物體慣性的大小的量度質(zhì)量的是物體慣性的大小的量度慣性定律慣性定律牛頓第二運動定律牛頓第二運動定律 IM轉(zhuǎn)動慣量是物體作定軸轉(zhuǎn)動的的慣性量度轉(zhuǎn)動慣量是物體作定軸轉(zhuǎn)動的的慣性量度慣性實例慣性實例回章首回章首退出退出慣性實例慣

2、性實例1回章首回章首退出退出慣性實例慣性實例2回章首回章首退出退出質(zhì)點的質(zhì)量與速度的乘積稱為動量質(zhì)點的質(zhì)量與速度的乘積稱為動量實例分析實例分析 2. 動量與碰撞動量與碰撞mvp 動量定理：動量的主矢量對時間的一階導數(shù)等于作用在該質(zhì)點動量定理：動量的主矢量對時間的一階導數(shù)等于作用在該質(zhì)點 上的外力系的主矢量上的外力系的主矢量動量守恒定理動量守恒定理: 若作用于系統(tǒng)的外力恒等于零，則系統(tǒng)動量守恒若作用于系統(tǒng)的外力恒等于零，則系統(tǒng)動量守恒Fmvdtd動量動量非完全彈性碰撞非完全彈性碰撞 完全彈性碰撞完全彈性碰撞 完全非彈性碰撞或塑性碰撞完全非彈性碰撞或塑性碰撞 三類碰撞問題三類碰撞問題碰撞力學特征：

3、碰撞力學特征： 碰撞是在極短的時間內(nèi)，約在碰撞是在極短的時間內(nèi)，約在10-3104內(nèi)，使物體之間發(fā)生有限內(nèi)，使物體之間發(fā)生有限量的動量傳遞量的動量傳遞 機械能之間，機械能與其它形式的能量之間發(fā)生急劇變化機械能之間，機械能與其它形式的能量之間發(fā)生急劇變化 碰撞碰撞 兩個或兩個以上有相對運動的物體互相接觸并伴有速度突兩個或兩個以上有相對運動的物體互相接觸并伴有速度突 然變化的力學現(xiàn)象：然變化的力學現(xiàn)象：回章首回章首退出退出實例實例 回章首回章首退出退出功：力對物體在空間上的累積效應的一種度量功：力對物體在空間上的累積效應的一種度量 發(fā)動機作為整體研究，其內(nèi)力都是有功力發(fā)動機作為整體研究，其內(nèi)力都是

4、有功力內(nèi)力作功的三種情況內(nèi)力作功的三種情況 3. 動能動能 定理與定理與能量守恒定律能量守恒定律機器中有相對滑動的兩個零件之間的內(nèi)摩擦力作負功，機器中有相對滑動的兩個零件之間的內(nèi)摩擦力作負功，消耗機器的能量消耗機器的能量 彈性構(gòu)件中的內(nèi)力分量彈性構(gòu)件中的內(nèi)力分量(彎矩、剪力和軸向力彎矩、剪力和軸向力)作負功作負功 功率：功率： 力在單位時間內(nèi)所作的功稱為該力的功率力在單位時間內(nèi)所作的功稱為該力的功率 機械效率機械效率 ： 工程上就把機器的有用輸出功率與輸入功率的百工程上就把機器的有用輸出功率與輸入功率的百 分比稱為機械效率分比稱為機械效率vFPMP 或或回章首回章首退出退出動能：物體由于機械運

5、動而具有的能量，一個質(zhì)量為動能：物體由于機械運動而具有的能量，一個質(zhì)量為m速度為速度為v的物的物體所具有的動能計算公式為體所具有的動能計算公式為: 質(zhì)點系的動能為系統(tǒng)內(nèi)所有質(zhì)點動能之和，它是度量質(zhì)點系整體運動質(zhì)點系的動能為系統(tǒng)內(nèi)所有質(zhì)點動能之和，它是度量質(zhì)點系整體運動的另一個物理量的另一個物理量 質(zhì)點系的動能質(zhì)點系的動能221mvT剛體的動能剛體的動能 平移動能：剛體質(zhì)量與剛體質(zhì)心點的速度平方乘積的一半平移動能：剛體質(zhì)量與剛體質(zhì)心點的速度平方乘積的一半 定軸轉(zhuǎn)動動能：剛體對定軸的轉(zhuǎn)動慣量與角速度平方乘積的一半定軸轉(zhuǎn)動動能：剛體對定軸的轉(zhuǎn)動慣量與角速度平方乘積的一半 平面運動動能：隨質(zhì)心平移的動

6、能與相對質(zhì)心平移系的轉(zhuǎn)動動能之和平面運動動能：隨質(zhì)心平移的動能與相對質(zhì)心平移系的轉(zhuǎn)動動能之和 回章首回章首退出退出質(zhì)點系動能定理質(zhì)點系動能定理 質(zhì)點動能定理：質(zhì)點從初位置質(zhì)點動能定理：質(zhì)點從初位置1到末位置到末位置2的運動過程中，其動能的運動過程中，其動能 的改變量等于作用在質(zhì)點上的的合力所作的功，的改變量等于作用在質(zhì)點上的的合力所作的功，能量守恒定律能量守恒定律 有勢力：若力在有限路程上所作的功僅與其起點和終點的位置有有勢力：若力在有限路程上所作的功僅與其起點和終點的位置有 關(guān)，而與其作用點所經(jīng)過的路徑無關(guān)，則這類力稱為有關(guān)，而與其作用點所經(jīng)過的路徑無關(guān)，則這類力稱為有 勢力，例如重力、牛頓

7、引力、彈性力都屬于有勢力勢力，例如重力、牛頓引力、彈性力都屬于有勢力 機械能守恒定律：如果一個質(zhì)點系僅在有勢力作用下運動時，其機機械能守恒定律：如果一個質(zhì)點系僅在有勢力作用下運動時，其機 械能保持不變，稱為機械能守恒定律械能保持不變，稱為機械能守恒定律質(zhì)點系動能定理：質(zhì)點系從初位形質(zhì)點系動能定理：質(zhì)點系從初位形1到末位形到末位形2的運動過程中，其的運動過程中，其 動能的改變量等于作用在質(zhì)點系上所有有功力動能的改變量等于作用在質(zhì)點系上所有有功力 所作功的代數(shù)和所作功的代數(shù)和回章首回章首退出退出 沖擊沖擊 ：研究物體或結(jié)構(gòu)在極短時間內(nèi)受到極大撞擊力作用時，：研究物體或結(jié)構(gòu)在極短時間內(nèi)受到極大撞擊力

8、作用時， 應力波的傳播與結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應應力波的傳播與結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應 碰撞只是沖擊的一個特例碰撞只是沖擊的一個特例 沖擊與碰撞的區(qū)別沖擊與碰撞的區(qū)別 ： 碰撞只研究撞擊力的運動效應碰撞只研究撞擊力的運動效應 研究碰撞問題時采用的是有局部接觸變形的剛體模型研究碰撞問題時采用的是有局部接觸變形的剛體模型 沖擊既研究運動，又要研究變形效應沖擊既研究運動，又要研究變形效應 沖擊則采用彈塑體模型沖擊則采用彈塑體模型 4. 沖擊與振動沖擊與振動 （ 共振共振 ）沖擊沖擊回章首回章首退出退出振動振動 ：是物體或某種狀態(tài)隨時間往復變化的現(xiàn)象：是物體或某種狀態(tài)隨時間往復變化的現(xiàn)象 自激振動自激振動 ：是在一定條件

9、下由系統(tǒng)本身運動誘發(fā)和控制的振動：是在一定條件下由系統(tǒng)本身運動誘發(fā)和控制的振動 振動的種類振動的種類自由振動自由振動 ：指一個系統(tǒng)在外部激勵作用停止后系統(tǒng)的振動：指一個系統(tǒng)在外部激勵作用停止后系統(tǒng)的振動 受迫振動受迫振動 ：指系統(tǒng)在外加激勵：指系統(tǒng)在外加激勵(且該激勵不受系統(tǒng)運動的影響且該激勵不受系統(tǒng)運動的影響) 作用下所產(chǎn)生的振動作用下所產(chǎn)生的振動 描述振動的主要概念描述振動的主要概念 質(zhì)量、剛度、阻尼、固有頻率、質(zhì)量、剛度、阻尼、固有頻率、響應響應(位移、速度、加速度位移、速度、加速度)、振幅、振幅 振動振動直線振動篩直線振動篩圖圖人體各部分器官固有頻率人體各部分器官固有頻率圖圖回章首回章

10、首退出退出 共振共振 ：當外界激勵力的頻率和系統(tǒng)的固有頻率接近相同時，：當外界激勵力的頻率和系統(tǒng)的固有頻率接近相同時， 系統(tǒng)的振幅會無限地增大系統(tǒng)的振幅會無限地增大 振動應用振動應用 在系統(tǒng)其它條件不變的條件下，增加質(zhì)量或者減小剛度在系統(tǒng)其它條件不變的條件下，增加質(zhì)量或者減小剛度可以使系統(tǒng)的固有頻率降低，而減少質(zhì)量或者增加剛度則會可以使系統(tǒng)的固有頻率降低，而減少質(zhì)量或者增加剛度則會使系統(tǒng)的固有頻率升高。使系統(tǒng)的固有頻率升高。振動危害振動危害振動輸送機、振動篩分機等利用共振原理工作振動輸送機、振動篩分機等利用共振原理工作 頻譜治療儀、超聲振動擊碎各種體內(nèi)結(jié)石頻譜治療儀、超聲振動擊碎各種體內(nèi)結(jié)石 造成各種機