工程力學濟南大學

1、引言引言這學期課程的一些安排這學期課程的一些安排 壓縮講課學時，增加討論課和習題課； 預習和預習作業(yè)； 分組作業(yè)； 網上討論和答疑（工程力學QQ群：274117106），要求沒有特殊情況一律參加并用實名）。 課程網站：服務器崩潰中引言引言分組建議分組建議 方案一：按宿舍分組（推薦）； 方案二：自由分組； 方案三：由班干部和學生協(xié)商分組。 注: 部分不愿參加分組同學，作業(yè)需要自己單獨去交。引言引言引言工程力學靜力學材料力學 平衡時的 平衡問題強度問題剛度問題穩(wěn)定性問題 構件：工程上稱構件：工程上稱組成結構的單個組成結構的單個物體為構件。物體為構件。（課本概念有誤）（課本概念有誤）第第1章章 靜力

2、學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析1 1 靜力學基本概念靜力學基本概念 剛體：剛體：在力作用下不變形的物體，即剛體內部任意兩點間在力作用下不變形的物體，即剛體內部任意兩點間的距離保持不變。的距離保持不變。 平衡：平衡：物體相對物體相對慣性參考系慣性參考系靜止或作勻速直線平移。靜止或作勻速直線平移。第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析力的概念力的概念力是物體間的相互力是物體間的相互力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用點大小，方向，作用點AF力的三要素表明，力是一個具有固定作用點的力的三要素表明，力是一個具有固定作用點的力矢量（力矢）：力矢量（力矢）： FFF

3、F 自由矢量自由矢量接觸作用和場作用接觸作用和場作用注：注意和數學中的矢量的區(qū)別。注：注意和數學中的矢量的區(qū)別。定位矢量定位矢量。第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析力的作用效應力的作用效應 內效應內效應: 物體的變形。物體的變形。 外效應外效應: 物體運動狀態(tài)的改變。物體運動狀態(tài)的改變。注意：注意： 力作用于可變形的物體時，既力作用于可變形的物體時，既有內效應，也可能有外效應。有內效應，也可能有外效應。1. 力作用于剛體時，不會有內效力作用于剛體時，不會有內效應，只可能有外效應。應，只可能有外效應?！坝職馓栍職馓枴被鹦翘綔y器火星探測器著陸裝置著陸裝置氣袋氣袋 利用物體

4、的內效應吸收能利用物體的內效應吸收能量改變外效應。量改變外效應。第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析 等效力系等效力系: 對同一對同一產生相同作用效應的力系產生相同作用效應的力系,2121mnPPPFFF 力力 系：系： 作用在物體上的一組力作用在物體上的一組力,21nFFF,R21FFFFn 合力合力: 與某力系等效的一個力與某力系等效的一個力 平衡力系平衡力系: 對對剛體剛體不產生任何作用效應的力系不產生任何作用效應的力系,210FFFn1F2FnF3F1P2PmP第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析2 2 約束與約束力約束與約束力自由體自由

5、體：可以在空間任意可以在空間任意位移位移的物體的物體非自由體非自由體：位移位移受到某些限制的物體受到某些限制的物體思考：空思考：空氣阻力算氣阻力算不算位移不算位移限制？限制？第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析約約 束束：限制物體位移的條件。（抽象）限制物體位移的條件。（抽象）約束體：約束體：約束約束非自由體非自由體位移的物體。（具體）位移的物體。（具體）列車受約束沿曲線運動列車受約束沿曲線運動鐵軌是約束體鐵軌是約束體約束力：約束力：約束體作用在非自由體上的力。約束體作用在非自由體上的力。鐵軌作用在車輪上的力為鐵軌作用在車輪上的力為約束力約束力列車所受重力為主動力列車所

6、受重力為主動力主動力：主動力：主動作用于物體的力，主動作用于物體的力，如重力如重力, ,風力風力, ,氣體壓力氣體壓力第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析重要：重要：約束力的方向與限制物體運動的方向相反。約束力的方向與限制物體運動的方向相反。（一）柔索（一）柔索繩索、繩索、 鏈條、皮帶等鏈條、皮帶等約束力特點：約束力特點：力沿柔索方向，受拉。力沿柔索方向，受拉。限制該方向的運動限制該方向的運動約束力的分類：約束力的分類：F1F1F2F2 第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析（二）光滑面約束（二）光滑面約束AFBFCF約束力沿公法線方向指向被約束的

7、物體約束力沿公法線方向指向被約束的物體BACNF公切面公切面公法線公法線假設條件：假設條件：不計摩擦不計摩擦（課本有誤）（課本有誤）第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析不計摩擦時，齒輪間的約束也屬于光滑面約束。不計摩擦時，齒輪間的約束也屬于光滑面約束。了解了解節(jié)圓、壓力角節(jié)圓、壓力角的概念的概念。約束力沿齒廓線的公法線方向約束力沿齒廓線的公法線方向。嚙合點嚙合點壓力角壓力角節(jié)圓節(jié)圓第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析1 1、固定鉸鏈支座、固定鉸鏈支座AxFyAF固定鉸鏈簡圖固定鉸鏈簡圖（三）光滑圓柱鉸鏈（三）光滑圓柱鉸鏈AAxFyAFAF方向方向

8、未定未定銷釘銷釘FA（或理解為：（或理解為：構件的構件的x和和y方向位移分量均受限制）方向位移分量均受限制）第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析2 2、連接鉸鏈、連接鉸鏈BxFBByFBxFBByFB注意：注意：作用力與反作用力的關系作用力與反作用力的關系問題：問題：在忽略肌肉力的情況下，人在忽略肌肉力的情況下，人體的哪些關節(jié)可以視為連接鉸鏈？體的哪些關節(jié)可以視為連接鉸鏈？第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析3 3、活動鉸鏈支座、活動鉸鏈支座AAF第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析4 4、徑向軸承、徑向軸承ZXxFyF第

9、第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析止推軸承止推軸承約束特點：約束特點： 止推軸承比徑向軸承多一個軸止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制向的位移限制約束力：約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束力，亦有三個正交比徑向軸承多一個軸向的約束力，亦有三個正交分力分力 AzAyAxFFF,第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析（四）光滑球鉸鏈（四）光滑球鉸鏈AAxFAyFAzFA人造關節(jié)人造關節(jié)第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析（五）二力構件（五）二力構件/ /二力桿二力桿二力平衡原理二力平衡原理：作用于剛體上的兩個力為平衡力系的充分

10、必要作用于剛體上的兩個力為平衡力系的充分必要條件是：條件是：此二力等值、反向、共線。此二力等值、反向、共線。若若剛體上只有兩點受力且不計其質量，則該剛體稱為剛體上只有兩點受力且不計其質量，則該剛體稱為二力構件二力構件或或二力桿二力桿。作用力沿兩點連線、大小相等、方向相反。作用力沿兩點連線、大小相等、方向相反。W不計桿件自重不計桿件自重W第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析思考：哪些是二力構件（桿）？思考：哪些是二力構件（桿）？第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析3 3 受力圖受力圖關鍵：根據關鍵：根據畫出研究對象的約束力畫出研究對象的約束力步驟：

11、步驟：選研究對象；選研究對象；取分離體；取分離體； 畫上主動力；畫上主動力；畫出約束反力。畫出約束反力。第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析例：例：畫出畫出AB桿的受力圖。（自己畫）桿的受力圖。（自己畫）AFDFBF(b)CBAWD(a)WD第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析例：例：畫出滑輪、畫出滑輪、CD桿、桿、AB桿和整體受力圖。桿和整體受力圖。WWABCD1 1、研究滑輪、研究滑輪2 2、研究、研究CD桿桿AxFAyFCFDF不計桿件和滑輪自重不計桿件和滑輪自重第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析BC3 3、研究、

12、研究AB桿桿4 4、研究整體、研究整體WABCDWAxFAyFBxFByFCFAxFAyFWCABBxFByFDF注意：注意：研究整體時，不畫物體間的內力研究整體時，不畫物體間的內力。第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析WAxFAyFWCABBxFByFDF注意：注意： 區(qū)分內力和外力；區(qū)分內力和外力； 內力和外力隨研究對象內力和外力隨研究對象不同而不同；不同而不同；1. 研究整體時，不畫物體研究整體時，不畫物體間的內力。間的內力。第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析畫受力圖應注意的問題畫受力圖應注意的問題除重力、電磁力外，除重力、電磁力外，物體

13、之間只有通過接觸物體之間只有通過接觸才有相互機械作用力才有相互機械作用力，要分清研究對象（受，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機械作用。因此對要注意力是物體之間的相互機械作用。因此對于受力體所受的每一個力，都應能于受力體所受的每一個力，都應能明確地指出明確地指出它是哪一個施力體施加的它是哪一個施力體施加的。1、不要漏畫力、不要漏畫力第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析約束反力的方向

14、必須約束反力的方向必須嚴格地按照約束的類型來畫嚴格地按照約束的類型來畫，不，不能單憑直觀或根據主動力的方向來簡單推想。在分析能單憑直觀或根據主動力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的兩物體之間的作用力與反作用力作用力與反作用力時，要注意，作用力時，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯。不要把箭頭方向畫錯。3、不要畫錯力的方向、不要畫錯力的方向4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在即受力圖一定要畫在分離體分離體上。上。第第1章章 靜力學基本概念與受力分析靜力學基本概念與受力分析一個力，屬于外力還是內力，因研究對象的不同，有一個力，屬于外力還是內力，因研究對象的不同，有可能不同。當物體系統(tǒng)拆開來分析時，原系統(tǒng)的部分可能不同。當物體系統(tǒng)拆開來分析時，原系統(tǒng)的部分內力，就成為新研究對象的外力。內力，就成為新研究對象的外力。 5、受力圖上、受力圖上只畫外力，不畫內力。只畫外力，不畫內力。 6 、同一系統(tǒng)各研究對象的受力圖必須、同一系統(tǒng)各研究對象的受力圖必須整體與局部一致整體與局部一致，相，相 互協(xié)調，不能相互矛盾。互協(xié)調，不能相互矛盾。7 、正確判斷、正確判