工程靜力學基礎演示文稿

工程靜力學基礎演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有84頁\編輯于星期二臺北101高樓，高508米，地上101層，地下5層，是目前全世界第二高的摩天大樓。其英文名稱TAIPEI101除代表臺北，還有“Technology、Art、Innovation、People、Environment、Identity”（科技、藝術(shù)、創(chuàng)新、人性、環(huán)保、認同）之意義。

2現(xiàn)在是2頁\一共有84頁\編輯于星期二

防震措施方面，臺北101采用新式的「巨型結(jié)構(gòu)（megastructure）」，在大樓之四個外側(cè)分別各有二支巨柱，共八支巨柱，每支截面約3米長、2.4米寬，自地下5樓貫通至地上90樓，柱內(nèi)灌入高密度混凝土，外以鋼板包覆。

3現(xiàn)在是3頁\一共有84頁\編輯于星期二調(diào)諧質(zhì)塊阻尼器因適應高空強風及臺風吹拂造成的搖晃．臺北101設置了“調(diào)諧質(zhì)塊阻尼器”（tunedmassdamper，調(diào)質(zhì)阻尼器），是在88-92樓層掛置一個重達660噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建筑物的晃幅。4現(xiàn)在是4頁\一共有84頁\編輯于星期二吉隆坡雙峰塔，高452米5現(xiàn)在是5頁\一共有84頁\編輯于星期二迪拜塔，又名哈利法塔，有160層，總高828米，比臺北101足足高出320米，為世界第一高塔。6現(xiàn)在是6頁\一共有84頁\編輯于星期二鳥巢鋼結(jié)構(gòu)外罩支撐起龐大的屋頂結(jié)構(gòu)，兩層膜結(jié)構(gòu)。外層：ETFE膜，遮擋風雪；內(nèi)層：PEFT膜，安裝在外膜下方12米處。頂蓬膜厚：0.25毫米。7現(xiàn)在是7頁\一共有84頁\編輯于星期二水立方：ETFE膜結(jié)構(gòu)ETFE膜——即通常說的“聚氟乙烯”。這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳，自清潔能力強。國外的抗老化試驗證明，它可以使用15至20年。而這種材料也很結(jié)實，據(jù)稱，人在上面跳躍也不會損傷它。同時由于自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔，是一種新興的環(huán)保材料。猶如一個個“水泡泡”的ETFE膜具有較好抗壓性，厚度僅如同一張紙的ETFE膜構(gòu)成的氣枕，甚至可以承受一輛汽車的重量。氣枕根據(jù)擺放位置的不同，外層膜上分布著密度不均的鍍點，這鍍點將有效的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降溫的作用。8現(xiàn)在是8頁\一共有84頁\編輯于星期二秦皇島奧體中心體育場看臺挑蓬屋蓋采用24根混凝土柱上立鋼柱與懸索鋼絎架組合結(jié)構(gòu)，上覆弧形膜。建筑造型力圖體現(xiàn)建筑藝術(shù)的完美和科學技術(shù)的含量。9現(xiàn)在是9頁\一共有84頁\編輯于星期二北京工業(yè)大學體育館——屋頂猶如貝殼10現(xiàn)在是10頁\一共有84頁\編輯于星期二體育館主體結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋為空間張弦索撐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(跨度達93米)，支撐于角度等分的圓周(直徑93米)上的36根鋼筋混凝土圓柱上，熱身館屋蓋為單層鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，支撐于角度等分的橢圓(長軸57米、短軸41米)上的20根鋼筋混凝土圓柱上，整個穹頂?shù)膬?nèi)側(cè)直徑為93米，外側(cè)直徑為98米，這一長約150米、寬約120米的鋼結(jié)構(gòu)還創(chuàng)造了世界建筑史上的紀錄———世界上跨度最大的預應力弦支穹頂，最大跨度達93米。漁網(wǎng)狀穹頂結(jié)構(gòu)

11現(xiàn)在是11頁\一共有84頁\編輯于星期二鰩魚出世——北京理工大學體育館金屬屋頂和屋墻，3道保溫層，將3種不同厚度、密度的保溫材料按其特性與其他材料穿插放置，保溫效果比國家規(guī)定的標準高出一倍多，同時又有極好的消音效果。綠色，節(jié)能12現(xiàn)在是12頁\一共有84頁\編輯于星期二主比賽廳采用了門式鋼架結(jié)構(gòu)，形成高低錯落的造型，并充分地利用了屋面的造型特征，形成了效果極佳的自然采光和通風效果。中國農(nóng)業(yè)大學體育館13現(xiàn)在是13頁\一共有84頁\編輯于星期二課程簡介工程力學理論力學材料力學技術(shù)基礎課。研究物體受力后的效應運動、平衡（外效應）剛體變形、內(nèi)力（內(nèi)效應）變形固體14現(xiàn)在是14頁\一共有84頁\編輯于星期二學習要求1、記筆記2、先讀書，后做作業(yè)，按時交作業(yè)步驟清晰，作圖規(guī)范，書寫工整，解答正確3、課前要預習，上課要帶書，講授、自學和討論相結(jié)合4、上課要集中精力，認真聽，重點記訣竅：無他，惟手熟耳。15現(xiàn)在是15頁\一共有84頁\編輯于星期二0-0理論力學

TheoreticalMechanics

ClassicalMechanics經(jīng)典力學

NewtonianMechanics牛頓力學16現(xiàn)在是16頁\一共有84頁\編輯于星期二經(jīng)典力學發(fā)展簡史牛頓前:最古老的學科;"天工開物“;天文觀察:歷法;第谷牛頓:宏觀世界數(shù)量化的因果關系;機械唯物論試圖解釋一切事物現(xiàn)代:愛因斯坦;牛頓力學的局限性;在適用范圍內(nèi)仍然有效新發(fā)展:航天多體新材料...

返回17現(xiàn)在是17頁\一共有84頁\編輯于星期二緒論牛頓（I.Newton,1642~1727),于1687年發(fā)表了《自然哲學的數(shù)學原理》(PhilosophiaNaturalisPrincipiaMathematica)NatureandNature’slawslayhidinthenight;Godsaid,“LetNewtonbe”,andallwaslight.

★——波普（A.Pope,1688~1744)18現(xiàn)在是18頁\一共有84頁\編輯于星期二牛頓力學的研究對象常速、宏觀物體的運動規(guī)律（機械運動）常速：遠小于光速宏觀：介于巨大星系與分子、原子之間19現(xiàn)在是19頁\一共有84頁\編輯于星期二理論力學物體在外力作用下的運動規(guī)律，并建立運動與受力之間的定量關系。靜力分析運動與動力分析物體在外力作用下的平衡規(guī)律20現(xiàn)在是20頁\一共有84頁\編輯于星期二理論力學第一章

工程靜力學基礎21現(xiàn)在是21頁\一共有84頁\編輯于星期二§1–1靜力學的基本概念§1–2靜力學公理§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基礎目錄22現(xiàn)在是22頁\一共有84頁\編輯于星期二靜力學：研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡化）、建立各種力系的平衡條件的科學。1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個力的作用位置和方向，并畫出物體的受力圖。2、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系等效代替一個復雜力系。3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平衡條件，并應用這些條件解決靜力學實際問題。23現(xiàn)在是23頁\一共有84頁\編輯于星期二剛體是一種理想化的力學模型。一個物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關。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。或者在力的作用下，任意兩點間的距離保持不變的物體。1、平衡——平衡是物體機械運動的特殊形式，是指物體相對地球處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。3、力——力是物體相互間的機械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運動狀態(tài)發(fā)生改變。§1–1靜力學的基本概念24現(xiàn)在是24頁\一共有84頁\編輯于星期二確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點力的效應外效應—改變物體運動狀態(tài)的效應內(nèi)效應—引起物體變形的效應力的表示法——力是一矢量，用數(shù)學上的矢量記號來表示，如圖。力的單位——

在國際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1公斤?米/秒2

（kg?m/s2)?！?–1靜力學的基本概念定位矢量25現(xiàn)在是25頁\一共有84頁\編輯于星期二第一章受力分析剛體和力的概念運動效應變形效應A）運動狀態(tài)的改變；B）物體形狀的改變；ACCA26現(xiàn)在是26頁\一共有84頁\編輯于星期二基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對物體的作用效果相同的兩個力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下，能和一個力系等效的一個力?！?–2靜力學公理27現(xiàn)在是27頁\一共有84頁\編輯于星期二公理1力的平行四邊形法則作用于物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力。合力的作用點也在該點，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。力的另一定義§1–2靜力學公理28現(xiàn)在是28頁\一共有84頁\編輯于星期二公理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和必要條件是：這兩個力的大小相等，方向相反且在同一直線上。給出最簡單的一個平衡力系§1–2靜力學公理29現(xiàn)在是29頁\一共有84頁\編輯于星期二公理3加減平衡力系原理在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。推論1力的可傳性

滑移矢量§1–2靜力學公理30現(xiàn)在是30頁\一共有84頁\編輯于星期二推論2(三力平衡匯交定理)

當剛體在三個力作用下平衡時，設其中兩力的作用線相交于某點，則第三力的作用線必定也通過這個點。F1F3R1F2A=證明：A3F1F2F3A3AA2A1§1–2靜力學公理公理3加減平衡力系原理力系簡化的手段31現(xiàn)在是31頁\一共有84頁\編輯于星期二公理四(作用和反作用公理)

任何兩個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，并同時分別作用于這兩個物體上。公理五(剛化公理)

設變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響?！?–2靜力學公理宇宙中的作用都是成對的剛體的平衡條件是變形體平衡的必要條件32現(xiàn)在是32頁\一共有84頁\編輯于星期二剛化公理示例33現(xiàn)在是33頁\一共有84頁\編輯于星期二§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、主動力：可以任意運動（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：34現(xiàn)在是34頁\一共有84頁\編輯于星期二靜力學①大小常常是未知的；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；③作用點在物體與約束相接觸的那一點。約束反力特點：GGN1N235現(xiàn)在是35頁\一共有84頁\編輯于星期二1、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36現(xiàn)在是36頁\一共有84頁\編輯于星期二§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束約束特點:抗拉不抗壓約束反力:沿繩索方向背離受力物體.37現(xiàn)在是37頁\一共有84頁\編輯于星期二繩索、鏈條、皮帶柔性約束CableConstraint38現(xiàn)在是38頁\一共有84頁\編輯于星期二2、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39現(xiàn)在是39頁\一共有84頁\編輯于星期二§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束約束反力:沿接觸面公法線方向指向受力物體.40現(xiàn)在是40頁\一共有84頁\編輯于星期二光滑面約束SmoothSurfaceConstraint

41現(xiàn)在是41頁\一共有84頁\編輯于星期二滑槽與銷釘（雙面約束）光滑面約束SmoothSurfaceConstraint

42現(xiàn)在是42頁\一共有84頁\編輯于星期二3、光滑圓柱鉸鏈約束ABAB§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束43現(xiàn)在是43頁\一共有84頁\編輯于星期二(1)固定鉸鏈支座：§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束約束特點:限制物體在支坐處的位移,但不限制物體繞鉸鏈的轉(zhuǎn)動.約束反力:兩個相互垂直的分力.44現(xiàn)在是44頁\一共有84頁\編輯于星期二45現(xiàn)在是45頁\一共有84頁\編輯于星期二靜力學固定鉸支座46現(xiàn)在是46頁\一共有84頁\編輯于星期二(2)活動鉸鏈支座：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力約束特點:不限制物體繞鉸鏈的轉(zhuǎn)動,同時允許物體沿接觸面的切向有微小位移.約束反力:沿法向指向或背離受力物體.47現(xiàn)在是47頁\一共有84頁\編輯于星期二靜力學活動鉸支座SlidingHinged-Support（輥軸支座）48現(xiàn)在是48頁\一共有84頁\編輯于星期二49現(xiàn)在是49頁\一共有84頁\編輯于星期二50現(xiàn)在是50頁\一共有84頁\編輯于星期二§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束(3)鉸連接：約束特點:限制物體在連接處的相對位移,但不限制物體間的相對轉(zhuǎn)動.約束反力:兩個相互垂直的分力.51現(xiàn)在是51頁\一共有84頁\編輯于星期二靜力學光滑鉸鏈約束ConstraintOfSmoothCylindricalPin圓柱鉸鏈AAXAYAAFNFNFNFxFy52現(xiàn)在是52頁\一共有84頁\編輯于星期二鉸連接53現(xiàn)在是53頁\一共有84頁\編輯于星期二54現(xiàn)在是54頁\一共有84頁\編輯于星期二光滑圓柱鉸鏈約束實例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力向心軸承約束特點:不限制物體沿軸向的位移和轉(zhuǎn)動,但限制軸沿徑向的位移.約束反力:沿軸直徑方向的兩個相互垂直的分力.55現(xiàn)在是55頁\一共有84頁\編輯于星期二56現(xiàn)在是56頁\一共有84頁\編輯于星期二常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力止推軸承約束特點:限制軸沿徑向及軸向的位移.約束反力:三個相互垂直的分力.57現(xiàn)在是57頁\一共有84頁\編輯于星期二4、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力約束特點:限制物體在鉸鏈處的任意位移,但不限制物體沿任意方向的轉(zhuǎn)動.約束反力:三個相互垂直的分力.58現(xiàn)在是58頁\一共有84頁\編輯于星期二ABNANBACB5、鏈桿約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力約束特點:自重不記,僅在兩端與其他物體鉸接且不受任何外力.約束反力:沿兩鉸連線方向.59現(xiàn)在是59頁\一共有84頁\編輯于星期二連桿支座連桿支座的約束力沿連桿中心線，指向不定。60現(xiàn)在是60頁\一共有84頁\編輯于星期二翻斗車連桿支座61現(xiàn)在是61頁\一共有84頁\編輯于星期二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現(xiàn)在是62頁\一共有84頁\編輯于星期二§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（研究對象）——畫物體簡圖，并標注2、畫出研究對象所受的全部主動力（使物體產(chǎn)生運動或運動趨勢的力）3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對象與周圍物體的連接關系）注意：對所有的力都要標注。63現(xiàn)在是63頁\一共有84頁\編輯于星期二BACGBEPAFD解：(1)物體B受兩個力作用：(2)球A受三個力作用：(3)作用于滑輪C的力：C§1–4受力分析和受力圖例題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，并分別畫出平衡時各物體的受力圖。64現(xiàn)在是64頁\一共有84頁\編輯于星期二BC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB所受的力：表示法一：表示法二：BDABADH例題1-2等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點A、B、C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖1–13(a)所示。不計各桿自重，試畫出AB和BC的受力圖?！?–4受力分析和受力圖ECABD二力構(gòu)件65現(xiàn)在是65頁\一共有84頁\編輯于星期二§1–4受力分析和受力圖例題1-3

如圖所示的三鉸拱橋，由左右兩拱橋鉸接而成。設各拱橋的自重不計，在拱上作用有載荷F，試分別畫出左拱和右拱的受力圖。

1.右拱BC的受力圖。解：CB66現(xiàn)在是66頁\一共有84頁\編輯于星期二2.左拱AC的受力圖。ACAC表示法一表示法二D67現(xiàn)在是67頁\一共有84頁\編輯于星期二第一章受力分析結(jié)論與討論下圖物體的受力圖是否有錯誤？怎樣改正？教程68現(xiàn)在是68頁\一共有84頁\編輯于星期二例題1-4

如圖所示壓榨機中，桿AB和BC的長度相等，自重忽略不計。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69現(xiàn)在是69頁\一共有84頁\編輯于星期二CxyyxBA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。B§1–4受力分析和受力圖DEABCllh70現(xiàn)在是70頁\一共有84頁\編輯于星期二

例1-5

如圖所示，梯子的兩部分AB和AC在A點鉸接，又在D，E兩點用水平繩連接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不計，但在AB的中點處作用一鉛直載荷F。試分別畫出梯子的AB，AC部分以及整個系統(tǒng)的受力圖。

1.梯子AB部分的受力圖。

解：ABHDABCDEH71現(xiàn)在是71頁\一共有84頁\編輯于星期二

2.梯子AC部分的受力圖。

ACE

3.梯子整體的受力圖。

ABCDEHABCDEHABHD72現(xiàn)在是72頁\一共有84頁\編輯于星期二

例1-6如圖所示，水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸鏈連接。勻質(zhì)梁重G1

，其上放一重為G2

的電動機。如不計桿CD的自重，試分別畫出桿CD和梁AB（包括電機）的受力圖。

1.斜桿CD的受力圖。

CD解：ABDC73現(xiàn)在是73頁\一共有84頁\編輯于星期二2.梁AB（包括電動機）的受力圖。ABD3．整體受力圖。（可在原圖上畫出）CDABDC74現(xiàn)在是74頁\一共有84頁\編輯于星期二例1-7

如圖所示，重物重G=20kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。ABDCG解：1.桿AB的受力圖。AB75現(xiàn)在是75頁\一共有84頁\編輯于星期二ABDCGAB2.桿BC的受力圖。BC3.

滑輪B(不帶銷釘）的受力圖。B

4.滑輪B(帶銷釘）的受力圖。B76現(xiàn)在是76頁\一共有84頁\編輯于星期二例1-8

如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB，

DE及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在K處，另一端繞過定滑輪Ⅰ和動滑輪Ⅱ后拴在銷釘B上。重物的重量為G，各桿和滑輪的自重不計。（1）試分別畫