單輝祖工力1受力分析課件

1、工程力 學(xué) 力 物體間相互機(jī)械作用的結(jié)果。 接觸 場(chǎng)力的內(nèi)效應(yīng)（變形）：使物體的形狀發(fā)生變化 力的外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)）：使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變緒 論1. 解決工程力學(xué)問(wèn)題學(xué) 習(xí) 目 的 研究力的外效應(yīng)。研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律的科學(xué)。 靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論力學(xué)材料力學(xué)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性研究力的內(nèi)效應(yīng)。研究物體在外力作用下的變形和失效規(guī)律。 理論力學(xué)材料力學(xué)工程力學(xué)技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課2. 能力培養(yǎng)3. 敲門(mén)磚 箭頭的長(zhǎng)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(diǎn) （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 0 表

2、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(diǎn)滑移矢量自由矢量力是矢量靜 力 學(xué)第 一 篇 靜力學(xué)的任務(wù)： 靜力學(xué)的研究?jī)?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(duì)于慣性參考系（如地面） 保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。1. 物體受力分析2. 力系的簡(jiǎn)化方法3. 建立平衡條件 剛體是實(shí)際物體被抽象化了的力學(xué)模型 吊車(chē)梁的彎曲變形 一般不超過(guò)跨度的1/500，因此，研究吊車(chē)梁的平衡規(guī)律時(shí)，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(diǎn)之

3、間的距離永遠(yuǎn)保持不變的物體。公理1 力的平行四邊形法則AF2FRF1F2F1F2FRFR1-2 靜力學(xué)公理 作用在物體上的同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力作用點(diǎn)也是該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定。FR = F1 + F2 (R = F1 + F2 )公理2 二力平衡條件作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充分必要條件是：兩個(gè)力大小相等，方向相反，且在同一直線上, 即 F1 = - F2ABF1F2CDFDFC 只在兩點(diǎn)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(gè)力的作用線，必沿著兩力作用點(diǎn)的連線。

4、AB 在已知力系上加上或減去一個(gè)任意的平衡力系，將不會(huì)改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。推理1 力的可傳性 作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線推移到剛體內(nèi)的另一點(diǎn)，而不改變力對(duì)剛體的作用效應(yīng)。公理3 加減平衡力系原理F F2 = - F1 = FF1F2FF推理2 三力平衡匯交定理 作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)， 則此三力必在同一平面內(nèi)，且三個(gè)力的作用線匯交一點(diǎn)。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。FFFFFFFF自 由 體：位移不受限制的物體。非自由體：位移

5、受限制的物體。約 束： 對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的周?chē)矬w。約束反力(反力)：約束對(duì)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(diǎn):作用點(diǎn): 約束與非自由體的接觸點(diǎn)（面）方 向：和約束所能限制位移方向相反大 小： 隨已知力的變化而變化光滑支承面對(duì)物體的約束反力，作用在接觸點(diǎn)處，方向沿接觸表面的公法線(法線)，并指向受力物體。稱(chēng)為法向反力，用 FN 或 N 表示。ABFAFB常見(jiàn)的約束類(lèi)型1. 光滑接觸表面約束FNC 繩索對(duì)物體的約束反力，作用在接觸點(diǎn)，方向沿著繩索背離物體。 當(dāng)鏈條或膠帶繞在輪子上，對(duì)輪子的約束反力沿輪緣的切線方向背離輪子。APAFFPT2T1T2T12

6、. 柔性約束 特點(diǎn)： 軸可以在孔內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以沿孔的軸線移動(dòng)；但軸承阻礙著軸沿徑向向外移動(dòng)。徑向軸承3. 光滑鉸鏈約束（1）向心軸承 方向不能確定的約束反力通常用兩個(gè)未知的正交分力X 和Y 表示。AYAXA 約束反力的方向往往預(yù)先不能確定，但是，無(wú)論它朝向何方，其作用線必垂直于軸線并通過(guò)軸心。NxNy(2) 圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座 圓柱鉸鏈由銷(xiāo)釘將兩個(gè)鉆有同樣大小孔的構(gòu)件連接而成。 若鉸鏈連接中有一個(gè)固定在地面或機(jī)架上，則稱(chēng)為固定鉸鏈支座。1、銷(xiāo)釘 2、構(gòu)件3 滾動(dòng)支座（輥軸支座）實(shí)物簡(jiǎn)圖約束力NNN(1) 球鉸鏈實(shí)物簡(jiǎn)圖約束力FxFzFy(2) 止推軸承約束力FxFzFy受力分析: 求解

7、靜力學(xué)問(wèn)題之前，首先要確定研究對(duì)象（單個(gè)構(gòu)件或幾個(gè)構(gòu)件的集合）受幾個(gè)力，及每個(gè)力的作用點(diǎn)和作用方向。此過(guò)程稱(chēng)為物體的受力分析。受力圖： 把研究對(duì)象所受的所有力（主動(dòng)力和約束反力）全部畫(huà)出來(lái)的圖稱(chēng)為受力圖。 分離體： 把研究對(duì)象從施力體中分離出來(lái)，單獨(dú)畫(huà)成的簡(jiǎn)圖稱(chēng)為分離體，畫(huà)分離體的過(guò)程叫取研究對(duì)象或取分離體。 1-4 物體的受力分析和受力圖 受力圖舉例例1-1 試畫(huà)出圖示重為P 的石磙的受力圖。ABABFFpFAFBABC試畫(huà)出圖示自重為P ，AC 邊承受均布風(fēng)力（單位長(zhǎng)度上的力的載荷集度為q ）的屋架的受力圖。PqYAXANB例1-2 qABC圖示梁AB自重為P，B端上一重物重Q，CD桿自重

8、不計(jì)，試分別畫(huà)出桿 CD 和梁 AB 的受力圖。例1-3 QPCDABFDFCABFDYAXAPQPCABD圖示為不計(jì)自重的三鉸剛架，試分別畫(huà)出剛架 AC 和剛架 CB 的受力圖。例1-4 PDCAYAXAYCXCYBXBXC BCYCPCABDPDCABCFCFBFCFA 解二圖示為不計(jì)自重的三鉸剛架。試分別畫(huà)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(rèn)為作用在 C 銷(xiāo)上。 下面就研究對(duì)象的三種不同選取方法分別進(jìn)行討論。CABPQ例1-5 AC（1）銷(xiāo) C 與剛架 AC 一起作為研究對(duì)象 銷(xiāo) C 與哪邊剛架一起作為研究對(duì)象， 集中載荷 P 就畫(huà)在哪邊

9、剛架的鉸C上。CBFBFCFCYAXAPQACCB（2）銷(xiāo) C 與剛架 CB 一起作為研究對(duì)象XCYCXCYCPQYBXBYAXAFB（3）專(zhuān)門(mén)分析銷(xiāo) C 的受力CBACPQXC1YC1XC1YC1YAXAFBFCFC（4）整體受力圖對(duì)于集中力作用在中間鉸上的情況，分析時(shí)，不將銷(xiāo)與二力構(gòu)件放在一起作為研究對(duì)象，可使分析簡(jiǎn)單。CABPQYAXAFBYBXBFB一張完整的受力圖應(yīng)該包含的內(nèi)容：1 研究對(duì)象，即有分離體圖。 2 所有的主動(dòng)力和約束反力。 3 注有所有主動(dòng)力和約束反力的符號(hào)。 畫(huà)受力圖的步驟：2 明確研究對(duì)象，取分離體，畫(huà)分離體圖。 3 在分離體上，畫(huà)上所有的主動(dòng)力。4 在分離體上，按約束性質(zhì)畫(huà)上所有約束反力。6 校核。 1 觀查有無(wú)二力構(gòu)件。5 畫(huà)出作用和反作用力之間的關(guān)系。圖示的各桿與輪自重不計(jì)，物塊重P。按以下三種情況畫(huà)受力圖。例1-6PDBCKEA1）各構(gòu)件的受力圖2）AB桿、輪、輪銷(xiāo)釘B和物塊在一起的受力圖3）整體受力圖PBCDKEAPFFT1T1T2T2NBYNBXNBYNBXT3T3NDNDNBNBNCXNCY NCXNCY NA NEY NEX PBCDKEAT3NDNDN