第1章静力学基本概念与物体受力分析.ppt
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1、华东交通大学 吴秋兰 2015年9月1日,工程力学 软件+电气2013-1.2班学习课程,2019年2月13日1时14分,2,第一章 静力学公理和物体的受力分析,1、熟悉工程力学的研究对象、内容,教学要求:,2、掌握刚体、平衡、力的概念,3、掌握四个公理及推论,第一节 基本概念,第二节 静力学公理,第三节 约束与约束力,第四节 受力图,绪论,2019年2月13日1时14分,3,绪 论,2019年2月13日1时14分,4,1、工程力学的内容 受力及力的传递第一篇 静力学(平衡状态下的受力) 构件的承载能力第二篇 材料力学(构件的承载能力) 2、研究方法:理论联系实际 3、本门课的特点及学习要求
2、(1)学科基础课:教材、笔、笔记、计算器 (2)学习方法:认真听讲,课后复习,多做练习,花费一定量的时间坚持学习 (3)成绩评定:考勤,作业(含随堂),实验,期末;,绪 论,运动 受力,太快、太慢都不行 切削力、夹紧力多大?轴承受力?皮带拉力?电机动力?,承载能力,车刀受力之后会不会拆断?轮轴受力之后会不会弯曲?皮带受多大的力会断裂?,2019年2月13日1时14分,5,4、参考书目 (1)单辉祖,谢传辉。工程力学(静力学与材料力学). 北京:高等教育出版社 (2)西南交通大学应用力学与工程系工程力学教程(第2版)北京:高等教育出版社 (3)哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学(上、下册)北京
3、:高等教育出版社 (4)孙训方材料力学(I、II) 北京:高等教育出版社 (5)范钦珊材料力学北京:高等教育出版社,绪 论,2019年2月13日1时14分,6,讨论思考作业:,静力学与大学物理的 区别与联系。 查资料,写学习认识,2019年2月13日1时14分,7,一、力 合力 分力 力系 二、刚体 三、平衡,第一章 静力学公理和物体的受力分析,物体间相互的机械作用。,在力的作用下不变形的物体。,物体相对惯性参考系静止或作匀速直线运动。 物体受力系作用而处于平衡,则此力系称为平衡力系。 力系成为平衡力系而需要满足的条件成为平衡条件。,静力分析是研究构件在平衡状态下的受力。,“构件”:机器上的零
4、件(齿轮、轴)与部件(零件的组合体,轴轮)。,第一节 基本概念,分类: 平面力系:力的作用线均在同一平面内 汇交力系:力的作用线汇交于一点 平行力系:力的作用线相互平行 一般力系:力的作用线既不完全汇交,又不完全平行 空间力系,2019年2月13日1时14分,8,2019年2月13日1时14分,9,第一章 静力学公理和物体的受力分析,公理1 力的平行四边形法则(力的三角形法则),作用于物体某一点上两个力的合力,作用于同一点,其大小和方向由这两个力所构成的平行四边形的对角线表示。,第二节 静力学公理,2019年2月13日1时14分,10,公理2 二力平衡公理(* 重点) 二力构件,第一章 静力学
5、公理和物体的受力分析,作用在刚体上的两个力,平衡的充分与必要条件:两个力的等值、反向、共线。,假设A是B的条件, 若A =B,则A是B的充分条件,若B =A,则A是B的必要条件,二力必等值反向共线;作用线必沿二力作用点的连线,二力构件是否一定是直杆?,2019年2月13日1时14分,11,第一章 静力学公理和物体的受力分析,公理3 作用与反作用定律 公理4 加减平衡力系公理 推论:力的可传性 推论:三力平衡汇交定理,两物体间互相作用的力总是同时存在,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。,在已知力系上加减任意平衡力系,不改变原力系对刚体的作用效应。,力系等效,力沿其作用线可平移至刚体上任意点而
6、不会改变刚体的运动效应。,加平衡力,减平衡力,力的三要素:力的大小、方向、作用线。,当刚体上共面的三个互不平行的力平衡时,则此三力的作用线必汇交于一点。,2019年2月13日1时14分,12,讨论思考:,二力构件的力是否一定要通过物体中心?,2019年2月13日1时14分,13,第一章 静力学公理和物体的受力分析,作用,为了画构件的受力图,为什么要画物体的受力图?,力是矢量,不同方向,不同作用点的几个力不能简单代数运算,必须画受力图才能对矢量进行运算,零部件和其他物体接触,其自由运动受到这些物体的限制,这些物体就是约束,例支座,约束作用于零部件上的力称为约束力 ,例力FA、FN和FB,使构件运
7、动的力称为主动力,第三节 约束与约束力,2019年2月13日1时14分,14,第一章 静力学公理和物体的受力分析,工程常见的约束可以分为下述六种类型,一、柔索,二、光滑支承面,三、光滑圆柱铰链,四、活动铰链支座,五、二力杆约束,六、固定端约束(*#难点),2019年2月13日1时14分,15,一、柔索,1.约束性质,2.约束力特点,只能受拉,不能受压和抗弯。,约束力FT 作用于柔索和物体的连接处,方向沿柔索背离被约束物体。绳子、皮带、链条等,2019年2月13日1时14分,16,2019年2月13日1时14分,17,2019年2月13日1时14分,18,二、光滑支承面,约束力F 沿接触面公法线
8、指向物体。,1.约束性质,限制接触点法向位移。,2.约束力特点,2019年2月13日1时14分,19,三、光滑圆柱铰链(固定铰支座和中间铰),1.约束性质,2.约束力特点,限制了平面内可能的移动。,约束力F 通过接触点并沿接触面法线方向。,固定铰链的约束力用通过铰链中心、互相垂直的两个分力 Fx、Fy来表示,限制?,销钉圆孔实质是光滑面约束,光滑约束法向压力,接触面公法线即圆孔半径,一定通过圆心,钉孔间隙小,接触点未知,力方向未知。两分力,后面计算其数值和号,将铰链约束力分解为平行四边形与分解为矩形均可,矩形更容易计算,也容易合成,2019年2月13日1时14分,20, 固定铰支座约束,201
9、9年2月13日1时14分,21, 中间铰约束,(圆规,没有支座),注意: 一个铰链只有一个约束力,两个分力不表示两个约束力,更不能画两分力和合力画成三个力 只有固定铰链,才画两分力。柔性约束和光滑面约束有确定的约束力方向,不能画两个分力 光滑铰链,摩擦力很小,可略去不计,2019年2月13日1时14分,22,活动铰链的约束力总是 通过铰链中心,垂直于支承平面的一个约束力,指向待定。,四、活动铰链支座,约束力F 垂直于滚子支承面 通过铰链中心。,1.约束性质,限制物体沿接触面法线方向移动,不限制物体的转动和沿接触面切线方向移动。,2.约束力特点,典型例,桥梁两端若都是固定铰链支座,冬冷夏热桥梁伸
10、缩变形推拉桥墩破坏,一端活动可避免,限制?,铰链,圆孔销钉,光滑约束力法线仍半径方向,仍通过圆孔中心,垂直于支座面,不能限制支承面切向移动,能限制垂直于支承面的移动,约束力垂直支承面,指向待定,实际结构不允许支座离开支承面,有法向的连接固定,双向约束,计算可能正负值,2019年2月13日1时14分,23,五、二力构件,1.约束性质,2.约束力特点,物体对二力构件的作用力必沿通过两作用点的连线。,二力构件对物体的约束力沿两作用点的连线。,二力平衡的构件(二力杆)对其他物体构成的约束。 (复习二力平衡条件,并区别反作用定律),二力杆约束力总是沿着二力杆件两端的铰链中心连线,指向待定。,因为二力杆C
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