工程力學(xué)A 單輝祖-第1章(靜力學(xué)基本概念與物體受力分析)

工程力學(xué)A主講教師：***電話：********辦公室：專業(yè)基礎(chǔ)教研室402單輝祖，謝傳鋒主編高等教育出版社教材參考教材范欽珊主編工程力學(xué)機(jī)械工業(yè)出版社成績(jī)?cè)u(píng)定

總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（20%）+期中成績(jī)（10%）+期末成績(jī)（70%）平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定方法：百分制，扣分原則1）考勤：曠（-10），遲（-5），病事假（-3，課前請(qǐng)假），曠課3次以上取消期末考試資格；

2）作業(yè)：A，B（-1），C（-3）,D（-5，可補(bǔ)1次）,缺（-5），作業(yè)每周四早上課前上交（作業(yè)紙、標(biāo)題號(hào)、尺畫圖、勿抄襲）；期中考試成績(jī)低于設(shè)定分?jǐn)?shù)線取消參加期末考試資格!!學(xué)習(xí)指導(dǎo)仔細(xì)聽(tīng)講，以課堂講授內(nèi)容為主；深刻領(lǐng)會(huì)基本概念，把握重點(diǎn)，掌握問(wèn)題的分析原理和方法；抓住脈絡(luò)，再認(rèn)真看書，看懂看透；先看例題，再獨(dú)立完成作業(yè)。根據(jù)研究的對(duì)象可分為一般力學(xué)、固體力學(xué)和流體力學(xué)三個(gè)分支。一般力學(xué)研究力及其與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。屬于一般力學(xué)范疇的有理論力學(xué)（含靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)）、分析力學(xué)、振動(dòng)理論等。固體力學(xué)研究在外力作用下，可變形固體內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的位移、運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力、應(yīng)變及其破壞規(guī)律。屬于固體力學(xué)范疇的有材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)和塑性力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)、斷裂力學(xué)等。流體力學(xué)的研究對(duì)象是氣體和流體。研究在力的作用下，流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及流體和固體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流體規(guī)律等。屬于流體力學(xué)的有水力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、環(huán)境流體力學(xué)等。力學(xué)分類理論力學(xué)分類一般可分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)三部分。

靜力學(xué)研究力系或物體的平衡問(wèn)題，不涉及物體的運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)學(xué)研究物體如何運(yùn)動(dòng)，不考慮物體受力情況；動(dòng)力學(xué)則討論力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。力學(xué)分類理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)。研究構(gòu)件的受力和平衡的規(guī)律。研究構(gòu)件在外力作用下的內(nèi)力、變形和失效的規(guī)律。工程力學(xué)靜力學(xué)材料力學(xué)提出保證構(gòu)件具有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法。引言一、工程力學(xué)概述將研究對(duì)象從周圍物體中分離出來(lái)，作為受力體分析所受力，作出受力圖?！?、

物體的受力分析分析BC桿的受力，作出受力圖靜力學(xué)部分力系等效：作用在剛體上的力系用另一力系代替而不改變對(duì)剛體的作用效應(yīng)。用最簡(jiǎn)單的力系等效代替復(fù)雜的力系。靜力學(xué)部分·2、力系的簡(jiǎn)化剛體處于平衡狀態(tài)時(shí)作用于剛體上的力系應(yīng)滿足的條件?！?、力系的平衡條件求F1、F2

根據(jù)平衡條件可求出作用在平衡剛體上的未知力。靜力學(xué)部分·1、強(qiáng)度失效構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗破壞的能力(足夠的強(qiáng)度)

構(gòu)件在外力作用下發(fā)生不可恢復(fù)的塑性變形或斷裂塑性變形斷裂塑性變形+斷裂材料力學(xué)部分

構(gòu)件在外力作用下產(chǎn)生過(guò)量的彈性變形構(gòu)件應(yīng)有足夠的抵抗變形的能力(足夠的剛度)風(fēng)振作用下扭曲變形發(fā)射架的剛度要求很高·2、剛度失效材料力學(xué)部分構(gòu)件應(yīng)有足夠的保持原有平衡狀態(tài)的能力(足夠的穩(wěn)定性)

構(gòu)件在外力作用下其平衡形式發(fā)生突然改變·3、穩(wěn)定失效材料力學(xué)部分二、課程內(nèi)容

·分析并確定構(gòu)件所受各種外力的大小和方向。（靜力學(xué)）

·研究外力作用下構(gòu)件的內(nèi)部受力、變形、失效的規(guī)律。（材料力學(xué)）

·提出保證構(gòu)件具有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法。（材料力學(xué)）§1-1靜力學(xué)基本概念一、剛體的概念二、平衡的概念三、力和力系的概念2.力的作用效應(yīng)1.力外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)效應(yīng)）內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）3.力的三要素力的作用點(diǎn)力的方向力的大小第一篇靜力學(xué)第一章靜力學(xué)基本概念與物體受力分析§1-1靜力學(xué)基本概念§1-2靜力學(xué)公理§1-3約束和約束力§1-4受力圖§1-1靜力學(xué)基本概念一、剛體的概念剛體是指在力作用下不變形的物體，即剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離保持不變。理想的靜力學(xué)研究對(duì)象變形不大或變形對(duì)所研究的問(wèn)題沒(méi)有實(shí)質(zhì)影響，抽象或簡(jiǎn)化為剛體。剛體靜力學(xué)§1-1靜力學(xué)基本概念二、平衡的概念平衡是指物體相對(duì)慣性參考系靜止或者作勻速直線平移。工程中，將固定在地球上的參考系視為慣性參考系。平衡是指物體相對(duì)地球處于靜止或者作勻速直線平移的狀態(tài)?！?-1靜力學(xué)基本概念三、力和力系的概念1.力物體間相互機(jī)械作用。（1）物體間直接接觸的作用：壓力、摩擦力等；（2）不直接接觸，通過(guò)場(chǎng)的作用：萬(wàn)有引力、電磁力、重力等?！?-1靜力學(xué)基本概念三、力和力系的概念2.力的作用效應(yīng)外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)效應(yīng)）：使得物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，如物體的運(yùn)動(dòng)速度、方向。內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）：使得物體的形狀發(fā)生改變，如梁的彎曲、彈簧伸長(zhǎng)等?！?-1靜力學(xué)基本概念三、力和力系的概念3.力的三要素大?。合嗷C(jī)械作用強(qiáng)度，通過(guò)力的外效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)的大小來(lái)度量。單位：牛頓（N）、kN方向：物體在力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向，沿該方向畫出的直線稱為力的作用線。包含：作用線在空間的方位及指向。§1-1靜力學(xué)基本概念三、力和力系的概念3.力的三要素大小方向作用點(diǎn)：物體間相互作用位置。(1)抽象為點(diǎn)時(shí)：集中力；（2）不能抽象為點(diǎn)時(shí)：分布力，單位面積上力q（N/cm2）來(lái)度量，稱為載荷集度。

集中力F1F2

分布力

通常用單位長(zhǎng)度的力表示沿長(zhǎng)度方向上的分布力的強(qiáng)弱程度，稱為載荷集度，用記號(hào)q表示,單位為N／m。q具有一方向的帶箭頭的線段表示力線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)線段長(zhǎng)度表示力的大小線段的方向和箭頭的指向表示力的方向力是矢量力的方向指靜止質(zhì)點(diǎn)在力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向力的作用點(diǎn)是物體相互作用位置的抽象化力的大小反映物體間相互作用的強(qiáng)度（力的國(guó)際單位:N，工程單位:kgf）§1-1靜力學(xué)基本概念三、力和力系的概念4.力的矢量表示矢量定位矢量：作用點(diǎn)固定不變自由矢量：作用點(diǎn)非固定，可以沿作用線移動(dòng)§1-1靜力學(xué)基本概念三、力和力系的概念5.力系力系：作用在物體上的一群力平衡力系：使物體保持平衡的力系等效力系：兩個(gè)力系分別作用于同一物體效應(yīng)相同力系的簡(jiǎn)化：用簡(jiǎn)單力系等效代替復(fù)雜力系的過(guò)程F2FnF1F3§1-1靜力學(xué)基本概念三、力和力系的概念6.力系分類平面力系、空間力系共線力系、匯交力系、平行力系、任意力系平面匯交力系、平面平行力系、平面任意力系空間匯交力系、空間平行力系、空間任意力系（1）平面力系任意力系yxM2M1匯交力系yxA平行力系yx（2）空間力系任意力系平行力系匯交力系作用于物體某一點(diǎn)上兩個(gè)力可以合成為一個(gè)合力，合力作用于同一點(diǎn)，其大小和方向由這兩個(gè)力所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線表示。公理1力的平行四邊形法則P20§1-2靜力學(xué)公理力合成矢量表達(dá)式

力的三角形法則作用于物體某一點(diǎn)上兩個(gè)力的合力，作用于同一點(diǎn)，兩個(gè)力首尾依次相連，合力的大小和方向由第一個(gè)力的始點(diǎn)到第二個(gè)力的終點(diǎn)表示?！?-2靜力學(xué)公理公理2二力平衡原理P19作用在剛體上的兩個(gè)力，平衡的充分與必要條件：兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在一直線上。（等值、反向、共線）1.對(duì)于變形體，以上為必要而非充分條件。2.二力構(gòu)件在二力作用下平衡的構(gòu)件。二力必等值反向由二力平衡的必要條件等值反向證明二力構(gòu)件是否一定是直桿?二力作用線必沿二力作用點(diǎn)的連線由二力平衡的必要條件共線證明在已知力系上加減任意平衡力系，不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。公理3加減平衡力系原理P19力系等效1.簡(jiǎn)化力系將已知力系中的平衡力系去掉，不會(huì)改變剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。力系簡(jiǎn)化§1-2靜力學(xué)公理2.力的可傳性P19力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用線力沿其作用線可平移至剛體上任意點(diǎn)而不會(huì)改變剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用點(diǎn)剛體加平衡力減平衡力3.三力平衡匯交定理P25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)，且第三個(gè)力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)。與二力平衡原理有何區(qū)別？公理4作用力與反作用力定律

兩物體間互相作用的力總是同時(shí)存在，大小相等、方向相反、作用在同一直線上。公理5剛化公理P61變形體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）反之不一定成立！剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡）

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。約束力：約束施予被約束物體的力。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：限制非自由體某些位移的條件或裝置?！?-3約束和約束力主動(dòng)力:使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。P非自由體約束FT①大小常常是未知的；②方向總是與約束所限制的物體位移方向相反；③作用點(diǎn)在被約束物