工程力學(xué)122986課件

第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)一、一些基本概念二、約束與約束力（重點(diǎn)與難點(diǎn)）三、平衡的概念四、受力分析方法與過程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。靜力學(xué)公理二、力矩的概念

力矩是力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量力矩的表示力矩的矩心、力臂大小、轉(zhuǎn)向、作用面正負(fù)號(hào)規(guī)定一般規(guī)定，力使物體繞矩心逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)者為正，順時(shí)針為負(fù)量綱單位：牛頓.米[N.m]或千牛.米[kN.m]合力矩定理力系中合力對(duì)一點(diǎn)的矩，等于力系中各分力對(duì)同一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。設(shè)某力系為Fi（i=1,2,…n），其合力為FR，根據(jù)以上理論，則有表達(dá)式：

一、力偶的定義大小相等、方向相反、作用線相互平行的兩力構(gòu)成一對(duì)力偶無法再簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)單力系之一力偶作用面：由一對(duì)力F所組成的平面；力偶臂：構(gòu)成力偶的一對(duì)力的作用線間的距離，用d表示；二、力偶的三要素1）力偶矩的大小2）力偶的轉(zhuǎn)向3）力偶作用面的方位三、力偶的等效條件

在不改變力偶三要素的前提下，力偶可在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)，因此，只要力偶矩大小不變，可改變力與力偶臂大小，而不改變力偶對(duì)剛體的效應(yīng)。

四、力偶矩的性質(zhì)性質(zhì)1力偶矩與矩心無關(guān)；性質(zhì)2力偶不能與一個(gè)力等效。可對(duì)力偶作如下處理：1）力偶可在剛體上任意移動(dòng)2）只要不改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可同時(shí)改變力偶中兩反向平行力的大小、方向以及力偶臂的大小

關(guān)于力偶性質(zhì)的推論

只要保持力偶矩矢量不變，力偶可在作用面內(nèi)任意移動(dòng)，其對(duì)剛體的作用效果不變。FF′FF′

保持力偶矩矢量不變，分別改變力和力偶臂大小，其作用效果不變。

關(guān)于力偶性質(zhì)的推論

FF′F/2F′/2

只要保持力偶矩矢量大小和方向不變,力偶可在與其作用面平行的平面內(nèi)移動(dòng)。

關(guān)于力偶性質(zhì)的推論

M=Fdk平面力偶系的合成與平衡平衡1.剛體上作用多對(duì)力偶，構(gòu)成力偶系，有矢量和2.力偶系的平衡§1–2約束與約束力約束（各種連接方式）約束力（約束反力）當(dāng)物體沿著約束所限制的方向運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，彼此連接在一起的物體之間將產(chǎn)生相互作用力，這種力稱為約束力或約束反力。作用點(diǎn)：連接物體上的接觸點(diǎn)方向：與該約束所能阻礙的位移方向相反主動(dòng)力1基本概念平面約束：（1）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等）（2）光滑接觸面（線、點(diǎn)）約束（3）光滑圓柱鉸鏈約束和固定鉸支座約束（4）滾動(dòng)鉸支座約束 （5）鏈桿約束和鏈桿約束 （6）固定（嵌入）端約束 （7）定向約束（雙鏈桿約束）空間約束：（1）空間球鉸約束 （2）空間柱狀鉸約束和蝶狀鉸約束 （3）空間固定端約束 （4）滑動(dòng)軸承約束和止推軸承

（5）彈性約束2約束的分類3幾類經(jīng)典約束模型（1）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等）特點(diǎn)：只能承受拉力，不能承受壓力。FR（2）光滑接觸面約束FR這種約束不能阻止物體沿接觸面任何方向的運(yùn)動(dòng)或位移，而只能限制沿接觸點(diǎn)處公法線指向指向約束方向的運(yùn)動(dòng)或位移。限制沿接觸點(diǎn)處公法線指向指向約束方向的運(yùn)動(dòng)或位移。（3）光滑鉸鏈約束a)固定鉸鏈支座AFAyFAx輥軸FR(實(shí)際約束中FR方向也可以向下)b)滾軸支座只限制沿支撐面法線方向的位移。d）球形鉸鏈支座FRyFRxFRz滾珠(柱)軸承

FRyFRx止推軸承FyFxFzO三平衡的概念平衡指物體相對(duì)于慣性參考系處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（對(duì)于工程中的多數(shù)問題，可以將固結(jié)在地球上的參考系作為慣性參考系，用于研究物體相對(duì)于地球的平衡問題。）剛體不是在任何力系的作用下都能處于平衡狀態(tài)的。1基本概念2二力平衡與二力構(gòu)件剛體平衡的充分與必要條件是：兩個(gè)力的大小相等，方向相反，并作用在同一直線上。二力平衡對(duì)于柔性體是必要的而不是充分的。二力構(gòu)件在兩個(gè)力作用下保持平衡的構(gòu)建。作用力與作用反力與二力平衡條件中的兩個(gè)力的區(qū)別。3不平行的三力平衡條件三個(gè)力矢量按首尾相連的順序構(gòu)成一封閉三角形。F3F3F2