理论力学哈工大第七版第一章课件.ppt

主讲: 姜芳 办公室: 森工楼118 手机: 13641032340 E-mail : jf0620gmail.com,工程力学,(静力学与材料力学),作业 请写在数学作业纸上！ 交作业时间:每章结束的下周第一次课 考试(闭卷) 平时：30%（包括作业与考勤） 期末：70%,作业与考试,孟子：“授人以鱼，只供一饭之需； 教人以渔，则终生受益无穷。”,严谨,专注,我希望： 你能喜欢工程力学课；,我希望： 你能积极思考，勇于提问；,我希望： 你能通过该课程的学习， 提高自己的逻辑思维能力。,我希望： 你能独立完成作业；,引言,研究对象：,研究内容：,构件 组成机械或结构的零、部件, 物体的受力与平衡规律, 构件在外力作用下的 变形与破坏,构件的变形：,外力解除后可消失的变形,外力解除后不可消失的变形,构件的设计要求：,1、有足够的强度。,2、有足够的刚度。,3、有足够的稳定性。, 抵抗破坏的能力。, 抵抗变形的能力。, 保持平衡形式的能力。,第一篇 静力学,研究对象：,研究内容：,物体（系） 刚体,1、物体的受力分析 2、力系的简化（力系的等效替换） 3、力系的平衡条件与平衡方程,静力学是一门怎样的学科？ 研究物体在力系作用下平衡规律的科学。,第一章 静力学基本概念 与物体受力分析,§1-1 静力学基本概念,1、刚体,2、平衡,在力作用下大小和形状都不变的物体， 即刚体内任意两点间的距离始终保持不变。,物体相对惯性参考系静止或作匀速直线运动。,改变物体运动状态（外效应/运动效应） 物体变形（内效应）,3、力和力系的概念,力是物体间相互的机械作用。,力的作用 效果, 材料力学,力的三要素：,大小、方向和作用点。,力是矢量。是定位矢量。,力的表示方法：,力系：作用在物体上的一群力。, 理论力学,或,§1-2* 静力学公理 公理1：力的平行四边形法则 公理2：二力平衡条件 公理3：加减平衡力系原理 推论1：力的可传性 推论2：三力平衡汇交定理 公理4：作用和反作用定律 公理5：刚化原理,公理1：力的平行四边形法则,作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。,公理2：二力平衡条件,作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在一条直线上。,说明： 对刚体而言，上述条件是充要条件。 对变形体而言，上述条件是必要条件。 只在二力作用下平衡的刚体，我们称之为二力构件。,公理3：加减平衡力系原理,在己知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。,推论1：力的可传性 作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到 刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。,=,=,结论： 力对刚体的作用效果取决于力的大小、方向与作用线。,=,推论1：力的可传性,对刚体而言，力为滑移矢量。,刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。,推论2：三力平衡汇交定理,O,请同学们思考：空间中的三力会平衡吗?,公理4：作用和反作用定律,作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等，方向相反，沿着同一条直线，分别作用在两个相互作用的物体上。,表示方法：通常若用 表示作用力， 则用 表示反作用力.,作用力与反作用力总是成对出现。,思考：作用力与反作用力是否构成平衡力系？ 为什么？,公理 5 刚化原理,变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。,一、基本概念,自由体：,位移不受限制的物体叫自由体。,非自由体：,位移受限制的物体叫非自由体。,约束：限制非自由体某些位移的 周围物体称为约束。,注意：这里，约束是名词， 而不是动词的约束。,§1-3 约束和约束力,约束力：,约束对被约束物体的作用 叫约束力。, 大小未知； 方向与被约束物体的运动方向相反； 作用点在物体与约束的接触点。,约束力特点：,二、常见约束的类型及约束力的确定,1.柔索约束,如：绳索、链条、胶带等。,柔索类约束只能受拉，所以它们的约束力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。,约束力作用在接触点处， 方向沿公法线，指向受力物体。,2. 光滑接触面约束,组成：轴套与轴 它允许两部件在截面内相对转动，限制在截面内相对移动,主动力的不同，两部件 接触点的位置会变动，即 约束力的大小与方向会发生变化,约束力的作用线必通过轴心不变,3. 光滑圆柱铰链约束,A,这类约束主要有向心轴承（径向轴承）、固定铰支座、圆柱形铰链。,简化的力学模型：,3. 光滑圆柱铰链约束,固定铰支座,. 滚动铰链支座约束,简化的力学模型,.活（滚）动铰链支座约束,是一种的空间连接铰，两个部件组成：球与球壳 该铰只允许两部件绕公共的球心相对转动，限制它们三方向的相对移动 支座对球部件的约束力通过球心 可用三个相互垂直的分量替代待定的该约束力,. 球铰约束,止推轴承,6. 二力构件（杆）,约束特点： 两端通过球铰或平面圆柱 铰与其他物体连接 不计构件质量，且构件中间不受力 约束力： - 只在两端受到约束力，它们分别通过各自的几何中心 -如果二力杆处于平衡，两力必大小相等，方向相反，且共线,. 其它约束,万向节,一、受力分析 解决力学问题时，首先，要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。 作用在物体上的力有两大类： （1）主动力：如重力，风力，气体压力等已知力。 （2）被动力：即约束力。,§1-4 物体的受力分析和受力图,画物体受力图主要步骤为： 确定研究对象； 取出分离体； 画主动力； 去掉约束，画约束力。,二、受力图,用力 拉动碾子以轧平路面, 重为 的碾子受到一石块的阻碍，如图所示。试画出碾子的受力图。,例1-1,（1）确定研究对象碾子,解：,（2）主动力 ,（3）约束力 ,试画出图示结构中圆柱O及杆AB的受力图。,例1-2,如图所示，水平梁AB用斜杆CD 支撑，A、C、D三处均为光滑铰链连接。匀质梁AB重 ，其上放一重为 的电动机且有分布载荷q(N/m)。如不计杆CD的自重，请分别画出： （1）杆CD的受力图； （2）梁AB（含电机）的受力图； （3）整体的受力图。,例1-3,1. 斜杆 CD 的受力图。,解：,2. 梁 AB（包括电动机、销钉D） 的受力图。,解：,3. 整体的受力图。,如图所示，梯子的两部分AB和AC在A点铰接，又在D、E两点用水平绳连接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不计，但在AB的中点H处作用一铅直载荷 。试分别画出： （1）梯子的AB的受力图； （2）AC（含销钉A）的受力图 ； （3）整个系统的受力图。,例1-4,1. 梯子 AB 部分的受力图。,解：,2. 梯子AC部分（含销钉A ）的受力图。,3. 梯子整体的受力图。,图示的三铰拱桥，由左右两拱桥铰接而成。设各拱桥的自重不计，在左拱上作用有载荷 ，试分别画出左拱和右拱及整体的受力图。,例1- 5,1. 右拱 BC 的受力图。,解：,左拱 AC（含销钉C）的受力图。,解：,D,3. 整体的受力图。,解：,3. 整体的受力图。,解：,（1）若计入左右两拱的自重，试分别画出左拱和右拱及整体的受力图。,请同学们思考,（2）若载荷 作用在铰链C处，试分别画出左拱和右拱及整体的受力图。,作 业,P16：习题 1-1 (a) (c) 1-2 (b) (c) 1-3 (c) (e) 1-4 (d) (f) 1-5 (d),下周一交！,