工程靜力學(xué)基礎(chǔ)課件

工程力學(xué)主講高雅麗1工程力學(xué)主講高雅麗1課程簡(jiǎn)介工程力學(xué)理論力學(xué)材料力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課。研究物體受力后的效應(yīng)運(yùn)動(dòng)、平衡（外效應(yīng)）剛體變形、內(nèi)力（內(nèi)效應(yīng)）變形固體2課程簡(jiǎn)介工理論力學(xué)材料力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課。研究物體受力后的效應(yīng)運(yùn)Ⅰ3Ⅰ3理論力學(xué)物體在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并建立運(yùn)動(dòng)與受力之間的定量關(guān)系。靜力分析運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力分析物體在外力作用下的平衡規(guī)律4理物體在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并建立運(yùn)動(dòng)與受力之間的理論力學(xué)第一章

工程靜力學(xué)基礎(chǔ)5理論力學(xué)第一章5§1–1靜力學(xué)的基本概念§1–2靜力學(xué)公理§1–3約束和約束反力§1–4受力分析和受力圖第一章工程靜力學(xué)基礎(chǔ)目錄6§1–1靜力學(xué)的基本概念§1–2靜力學(xué)公剛體是一種理想化的力學(xué)模型。一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。2、剛體——在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟?，任意兩點(diǎn)間的距離保持不變的物體。1、平衡——平衡是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是指物體相對(duì)地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3、力——力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。§1–1靜力學(xué)的基本概念7剛體是一種理想化的力學(xué)模型。一個(gè)物體能否視為剛體，不確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點(diǎn)力的效應(yīng)外效應(yīng)—改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)—引起物體變形的效應(yīng)力的表示法——力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來表示，如圖。F力的單位——在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1公斤?米/秒2

（kg?m/s2)?！?–1靜力學(xué)的基本概念8確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點(diǎn)力的效應(yīng)外效應(yīng)—基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下，能和一個(gè)力系等效的一個(gè)力。§1–2靜力學(xué)公理9基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。公理二(加減平衡力系公理)可以在作用于剛體的任何一個(gè)力系上加上或去掉幾個(gè)互成平衡的力，而不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用?！?–2靜力學(xué)公理10公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個(gè)力作用下維持推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動(dòng)，而不改變它對(duì)該剛體的作用==FAF2F1FABF1AB§1–2靜力學(xué)公理11推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點(diǎn)A公理三(力平行四邊形公理)

作用于物體上任一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個(gè)力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對(duì)角矢來表示。F1F2R矢量表達(dá)式：R=F1+F2即，合力為原兩力的矢量和。§1–2靜力學(xué)公理12A公理三(力平行四邊形公理)F1F2R矢量表達(dá)式：R=F推論(三力匯交定理)

當(dāng)剛體在三個(gè)力作用下平衡時(shí)，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點(diǎn)，則第三力的作用線必定也通過這個(gè)點(diǎn)。F1F3R1F2A=證明：A3F1F2F3A3AA2A1§1–2靜力學(xué)公理13推論(三力匯交定理)F1F3R1F2A=證明：A3F1F公理四(作用和反作用公理)

任何兩個(gè)物體間的相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時(shí)分別作用于這兩個(gè)物體上。公理五(剛化公理)

設(shè)變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個(gè)已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響?！?–2靜力學(xué)公理14公理四(作用和反作用公理)§1–2靜力學(xué)公理14§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：4、約束反力：5、主動(dòng)力：可以任意運(yùn)動(dòng)（獲得任意位移）的物體。不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。約束對(duì)被約束體的反作用力。由周圍物體所構(gòu)成的、限制非自由體位移的條件。約束力以外的力。基本概念：15§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：1、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力161、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束：常見的幾種類型的約束§1–A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束17A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束172、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束182、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類光滑接觸面約束實(shí)例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束19光滑接觸面約束實(shí)例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的3、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束203、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束21NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力(2)活動(dòng)鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力22(2)活動(dòng)鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力23光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力24常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力244、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力254、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力26ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束：27常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：1、取分離體（研究對(duì)象）2、畫出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對(duì)象與周圍物體的連接關(guān)系）28§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：28APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個(gè)力作用：(2)球A受三個(gè)力作用：(3)作用于滑輪C的力：CNGTGTG§1–4受力分析和受力圖TDQB例題1-1在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A重為P，借本身重量和摩擦不計(jì)的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重為Q的物體B。試分析物體B、球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時(shí)各物體的受力圖。29APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個(gè)力ECABFDBCNBNC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB所受的力：表示法一：表示法二：BDAFNAxNAyNBBAFDNAHNB例題1-2等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點(diǎn)A、B、C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點(diǎn)D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖1–13(a)所示。不計(jì)各桿自重，試畫出AB和BC的受力圖。§1–4受力分析和受力圖30ECABFDBCNBNC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB例題1-3如圖所示壓榨機(jī)中，桿AB和BC的長(zhǎng)度相等，自重忽略不計(jì)。A，B，C，E處為鉸鏈連接。已知活塞D上受到油缸內(nèi)的總壓力為F=3kN，h=200mm，l

=1500mm。試畫出桿AB，活塞和連桿以及壓塊C的受力圖。DEABCllh§1–4受力分析和受力圖31例題1-3如圖所示壓榨機(jī)中，桿AB和BC的長(zhǎng)度相等，自FABA解：1.桿AB的受力圖。2.活塞和連桿的受力圖。3.壓塊C的受力圖。CBxyFCxFCyFCByxFFBCFAB§1–4受力分析和受力圖DEABCllh32FABA解：1.桿AB的受力圖。2.活塞和連桿的受力圖。APBQABCP思考題§1–4受力分析和受力圖PQNAxNAyNByNCNBPNBNA33APBQABCP思考題§1–4受力分析和受力圖P小結(jié)1、理解力、剛體、平衡和約束等重要概念2、理解靜力學(xué)公理及力的基本性質(zhì)3、明確各類約束對(duì)應(yīng)的約束力的特征4、能正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析34小結(jié)1、理解力、剛體、平衡和約束等重要概念2、理解靜力學(xué)公理作業(yè)：1—1、2、5、6、35作業(yè)：1—1、2、5、6、35工程力學(xué)主講高雅麗36工程力學(xué)主講高雅麗1課程簡(jiǎn)介工程力學(xué)理論力學(xué)材料力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課。研究物體受力后的效應(yīng)運(yùn)動(dòng)、平衡（外效應(yīng)）剛體變形、內(nèi)力（內(nèi)效應(yīng)）變形固體37課程簡(jiǎn)介工理論力學(xué)材料力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課。研究物體受力后的效應(yīng)運(yùn)Ⅰ38Ⅰ3理論力學(xué)物體在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并建立運(yùn)動(dòng)與受力之間的定量關(guān)系。靜力分析運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力分析物體在外力作用下的平衡規(guī)律39理物體在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并建立運(yùn)動(dòng)與受力之間的理論力學(xué)第一章

工程靜力學(xué)基礎(chǔ)40理論力學(xué)第一章5§1–1靜力學(xué)的基本概念§1–2靜力學(xué)公理§1–3約束和約束反力§1–4受力分析和受力圖第一章工程靜力學(xué)基礎(chǔ)目錄41§1–1靜力學(xué)的基本概念§1–2靜力學(xué)公剛體是一種理想化的力學(xué)模型。一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。2、剛體——在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟?，任意兩點(diǎn)間的距離保持不變的物體。1、平衡——平衡是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是指物體相對(duì)地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3、力——力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變?！?–1靜力學(xué)的基本概念42剛體是一種理想化的力學(xué)模型。一個(gè)物體能否視為剛體，不確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點(diǎn)力的效應(yīng)外效應(yīng)—改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)—引起物體變形的效應(yīng)力的表示法——力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來表示，如圖。F力的單位——在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1公斤?米/秒2

（kg?m/s2)?！?–1靜力學(xué)的基本概念43確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點(diǎn)力的效應(yīng)外效應(yīng)—基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下，能和一個(gè)力系等效的一個(gè)力?！?–2靜力學(xué)公理44基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。公理二(加減平衡力系公理)可以在作用于剛體的任何一個(gè)力系上加上或去掉幾個(gè)互成平衡的力，而不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。§1–2靜力學(xué)公理45公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個(gè)力作用下維持推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動(dòng)，而不改變它對(duì)該剛體的作用==FAF2F1FABF1AB§1–2靜力學(xué)公理46推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點(diǎn)A公理三(力平行四邊形公理)

作用于物體上任一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個(gè)力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對(duì)角矢來表示。F1F2R矢量表達(dá)式：R=F1+F2即，合力為原兩力的矢量和?！?–2靜力學(xué)公理47A公理三(力平行四邊形公理)F1F2R矢量表達(dá)式：R=F推論(三力匯交定理)

當(dāng)剛體在三個(gè)力作用下平衡時(shí)，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點(diǎn)，則第三力的作用線必定也通過這個(gè)點(diǎn)。F1F3R1F2A=證明：A3F1F2F3A3AA2A1§1–2靜力學(xué)公理48推論(三力匯交定理)F1F3R1F2A=證明：A3F1F公理四(作用和反作用公理)

任何兩個(gè)物體間的相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時(shí)分別作用于這兩個(gè)物體上。公理五(剛化公理)

設(shè)變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個(gè)已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響?！?–2靜力學(xué)公理49公理四(作用和反作用公理)§1–2靜力學(xué)公理14§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：4、約束反力：5、主動(dòng)力：可以任意運(yùn)動(dòng)（獲得任意位移）的物體。不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。約束對(duì)被約束體的反作用力。由周圍物體所構(gòu)成的、限制非自由體位移的條件。約束力以外的力?；靖拍睿?0§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：1、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力511、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束：常見的幾種類型的約束§1–A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束52A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束172、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束532、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類光滑接觸面約束實(shí)例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束54光滑接觸面約束實(shí)例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的3、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束553、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束56NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力(2)活動(dòng)鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力57(2)活動(dòng)鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力58光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力59常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力244、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力604、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力61ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束：62常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：1、取分離體（研究對(duì)象）2、畫出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對(duì)象與周圍物體的連接關(guān)系）63§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：28APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個(gè)力作用：(2)球A受三個(gè)力作用：(3)作用于滑輪C的力：CNGTGTG§1–4受力分析和受力圖TDQB例題1-1在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A重為P，借本身重量和摩擦不計(jì)的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重為Q的物體B。試分析物體B、球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時(shí)各物體的受力圖。64APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個(gè)力ECABFDBCNBNC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB所受的力：表