單輝祖工力受力分析

1、工程力 學 1 力 物體間相互機械作用的結(jié)果。 接觸 場力的內(nèi)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)改變緒 論21. 解決工程力學問題學 習 目 的 研究力的外效應。研究物體的機械運動的一般規(guī)律的科學。 靜力學、運動學、動力學理論力學材料力學強度、剛度、穩(wěn)定性研究力的內(nèi)效應。研究物體在外力作用下的變形和失效規(guī)律。 理論力學材料力學工程力學技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課2. 能力培養(yǎng)3. 敲門磚3 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） 黑體 F 表示力矢量， 普通字母F 表示力的大小。 若以 F

2、 0 表示沿力作用方向的單位矢量， 則 F = F F 0 力的單位: N 和 kN 力的作用線FO定位矢量力的三要素：力的大小力的方向力的作用點滑移矢量自由矢量力是矢量4 當物體間的相互作用面積可以抽象為一個點（作用點）時，其相互作用力稱為 集中力 力的分類 當物體間的相互作用面不能抽象為一個點時，物體間相互的作用力稱為 分布力 作用線落在同一平面內(nèi)的力系叫 平面力系 作用線分布在空間內(nèi)的力系叫 空間力系 兩力系對同一物體的作用效應相同 則稱兩力力系為 等 效 力 系 集中力與分布力 平面力系和空間力系 等效力系 一個力與一個力系等效，則稱該力為該力系的 合 力 5靜 力 學第 一 篇6 靜

3、力學的任務： 靜力學的研究內(nèi)容：研究作用在物體上力系的平衡規(guī)律 力系 作用于物體上的一群力。 平衡 物體相對于慣性參考系（如地面） 保持靜止或作勻速直線運動。1. 物體受力分析2. 力系的簡化方法3. 建立平衡條件 7靜力學基本概念與受力分析第一章8 剛體是實際物體被抽象化了的力學模型 吊車梁的彎曲變形 一般不超過跨度的1/500，因此，研究吊車梁的平衡規(guī)律時，變形是次要因數(shù)，可以略去。 1-1 剛體的概念 剛體： 在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點之間的距離永遠保持不變的物體。9公理1 力的平行四邊形法則AF2FRF1F2F1F2FRFR1-2 靜力學公理 作用在物體上的同一點的兩個力，可以合成為

4、一個合力。合力作用點也是該點，合力的大小和方向，由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。FR = F1 + F2 (R = F1 + F2 )10公理2 二力平衡條件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：兩個力大小相等，方向相反，且在同一直線上, 即 F1 = - F2ABF1F211CDFDFC 只在兩點受力而處于平衡的物體叫二力構(gòu)件或二力桿。二力構(gòu)件FCFD 二力構(gòu)件不論其形狀如何，其所受的兩個力的作用線，必沿著兩力作用點的連線。 AB12 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剛體的作用效應。推理1 力的可傳性 作用于剛體上某點的力，可以沿著它的

5、作用線推移到剛體內(nèi)的另一點，而不改變力對剛體的作用效應。公理3 加減平衡力系原理F F2 = - F1 = FF1F2FF13推理2 三力平衡匯交定理 作用于剛體上三個相互平衡的力，若其中兩個力的作用線匯交于一點， 則此三力必在同一平面內(nèi)，且三個力的作用線匯交一點。14 公理4 作用與反作用定理 作用力與反作用力總是同時存在，且大小相等、方向相反、沿同一直線，分別作用在兩個相互作用的物體上。注意：本公理與公理 2 (二力平衡條件）是有區(qū)別的。PFTPTF15公理5 剛化原理變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。 剛體的平衡條件是變形體平衡的必要而非充分條件

6、。FFFFFFFF16自 由 體：位移不受限制的物體。非自由體：位移受限制的物體。約 束： 對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體。約束反力(反力)：約束對物體作用的力。 1-3 約束和約束反力 約束反力的大小方向作用點:作用點: 約束與非自由體的接觸點（面）方 向：和約束所能限制位移方向相反大 ?。?隨已知力的變化而變化17被動力： 未知的約束反力。主動力： 已知力（載荷重力等）靜力學中主動力系+被動力系=平衡力系 約束反力的大小可由平衡條件（平衡方程）求得 求約束反力的大小是靜力學的一個重要任務18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(法線)，并指向受力物體

7、。稱為法向反力，用 FN 或 N 表示。ABFAFB常見的約束類型1. 光滑接觸表面約束FNC19 繩索對物體的約束反力，作用在接觸點，方向沿著繩索背離物體。 當鏈條或膠帶繞在輪子上，對輪子的約束反力沿輪緣的切線方向背離輪子。APAFFPT2T1T2T12. 柔性約束20 特點： 軸可以在孔內(nèi)任意轉(zhuǎn)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。徑向軸承3. 光滑鉸鏈約束（1）向心軸承21 方向不能確定的約束反力通常用兩個未知的正交分力X 和Y 表示。AYAXA 約束反力的方向往往預先不能確定，但是，無論它朝向何方，其作用線必垂直于軸線并通過軸心。NxNy22(2) 圓柱鉸鏈和固定鉸鏈

8、支座 圓柱鉸鏈由銷釘將兩個鉆有同樣大小孔的構(gòu)件連接而成。 若鉸鏈連接中有一個固定在地面或機架上，則稱為固定鉸鏈支座。1、銷釘 2、構(gòu)件233 滾動支座（輥軸支座）實物簡圖約束力NNN24 4 空間約束約束反力位知量約 束 類 型AFAAFAxFAyA徑向軸承 圓柱鉸鏈 鐵軌 蝶鉸鏈25(1) 球鉸鏈實物簡圖約束力FxFzFy26(2) 止推軸承約束力FxFzFy271. 光滑接觸表面約束FNC2. 柔性約束AP3 滾動支座和固定鉸支座NNyNx28受力分析: 求解靜力學問題之前，首先要確定研究對象（單個構(gòu)件或幾個構(gòu)件的集合）受幾個力，及每個力的作用點和作用方向。此過程稱為物體的受力分析。受力圖

9、： 把研究對象所受的所有力（主動力和約束反力）全部畫出來的圖稱為受力圖。 分離體： 把研究對象從施力體中分離出來，單獨畫成的簡圖稱為分離體，畫分離體的過程叫取研究對象或取分離體。 1-4 物體的受力分析和受力圖29 受力圖舉例例1-1 試畫出圖示重為P 的石磙的受力圖。ABABFFpFAFB30ABC試畫出圖示自重為P ，AC 邊承受均布風力（單位長度上的力的載荷集度為q ）的屋架的受力圖。PqYAXANB例1-2 qABC31圖示梁AB自重為P，B端上一重物重Q，CD桿自重不計，試分別畫出桿 CD 和梁 AB 的受力圖。例1-3 QPCDABFDFCABFDYAXAPQ32PCABD圖示為不

10、計自重的三鉸剛架，試分別畫出剛架 AC 和剛架 CB 的受力圖。例1-4 PDCAYAXAYCXCYBXBXC BCYC33PCABDPDCABCFCFBFCFA 解二34圖示為不計自重的三鉸剛架。試分別畫出剛架 AC 、剛架 CB 及整體的受力圖。 作用在鉸 C 上的集中載荷 P ，可以認為作用在 C 銷上。 下面就研究對象的三種不同選取方法分別進行討論。CABPQ例1-5 35AC（1）銷 C 與剛架 AC 一起作為研究對象 銷 C 與哪邊剛架一起作為研究對象， 集中載荷 P 就畫在哪邊剛架的鉸C上。CBFBFCFCYAXAPQ36ACCB（2）銷 C 與剛架 CB 一起作為研究對象XCY

11、CXCYCPQYBXBYAXAFB37（3）專門分析銷 C 的受力CBACPQXC1YC1XC1YC1YAXAFBFCFC38（4）整體受力圖對于集中力作用在中間鉸上的情況，分析時，不將銷與二力構(gòu)件放在一起作為研究對象，可使分析簡單。CABPQYAXAFBYBXBFB39一張完整的受力圖應該包含的內(nèi)容：1 研究對象，即有分離體圖。 2 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。 畫受力圖的步驟：2 明確研究對象，取分離體，畫分離體圖。 3 在分離體上，畫上所有的主動力。4 在分離體上，按約束性質(zhì)畫上所有約束反力。6 校核。 1 觀查有無二力構(gòu)件。5 畫出作用和反作用力之間的關(guān)系。40圖示的各桿與輪自重不計，物塊重P。按以下三種情況畫受力圖。例1-6PDBCKEA1）各構(gòu)件的受力圖2）AB桿、輪、輪銷釘B和物塊在一起的受力圖3）整體受力圖41PBCDKEAPFFT1T1T2T2NBYNBXNBYNBXT3T3NDNDNBNBNCXNCY NCXNCY NA