《工程力學(xué)》課件第1章

1、工 程 力 學(xué)緒 論工程力學(xué)的任務(wù)：為各類(lèi)工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算提供基本的理論和方法。工程力學(xué)的內(nèi)容：靜力學(xué)研究各種力系作用下的物體（系統(tǒng)）的平衡。材料力學(xué)研究桿件的破壞和變形。第一篇 靜 力 學(xué)第1章 靜力學(xué)基礎(chǔ)第2章 匯交力系第3章 力偶理論第4章 平面一般力系第5章 空間一般力系和重心靜力學(xué)的研究任務(wù)1、物體的受力分析2、力系的簡(jiǎn)化3、力系的平衡條件及其應(yīng)用第1章 靜力學(xué)基礎(chǔ)1.1 靜力學(xué)的基本概念1.2 靜力學(xué)公理1.3 約束和約束力1.4 受力分析與受力圖1.1 靜力學(xué)的基本概念 剛體-受力后大小和形狀不發(fā)生改變的物體。力-物體間相互的機(jī)械作用。平衡-物體在力的作用下相對(duì)于慣性坐標(biāo)系處于

2、靜止或作勻速直線平動(dòng)的狀態(tài)。1.1 靜力學(xué)的基本概念力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)（作用線）。力是矢量，用黑體字母表示或在表示力的符號(hào)上面加一帶箭頭的橫向線段表示。例如：運(yùn)動(dòng)效應(yīng)：變形效應(yīng)：力使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的效應(yīng)。力使物體發(fā)生變形的效應(yīng)。力系- 作用于同一物體或物體系統(tǒng)上的一群力。AB 1.2 靜力學(xué)公理公理一 （ 二力平衡公理 ） 作用在剛體上的兩個(gè)力使剛體平衡的必要和充分條件是: 兩個(gè)力的大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。二力構(gòu)件: 只受兩力作用 而平衡的構(gòu)件。ABF1F21.2 靜力學(xué)公理公理二（加減平衡力系公理） 在作用于剛體的力系中,加上或減去任意個(gè)平衡力系,并不改變

3、原力系對(duì)剛體的作用效應(yīng)。推論1 （力的可傳性原理） 作用在剛體上的力可沿其作用線滑移至剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變?cè)摿?duì)剛體的作用效應(yīng)。1.2 靜力學(xué)公理公理三（力的平行四邊形公理）FR = F1 + F2F1力三角形法則FR = F1 + F2oF1F2FRoF2FRoF1F2FR證明：設(shè)有三個(gè)力F1,F2和F3分別作用在一剛體的A,B和C三點(diǎn)而平衡。ABCF1F2F3FRO 根據(jù)力的可傳性將力F2、F3移至其作 用線的交點(diǎn)O。F1于FR 必等值、反向、共線。即：三力的作用線匯交于一點(diǎn)。 （F1 ， FR ）- 平衡力推論2（三力平衡匯交定理） 當(dāng)剛體受三力作用而平衡時(shí),若其中任何兩力的作用線相交于

4、一點(diǎn)，則此三力必共面，且第三個(gè)力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)。 1.2 靜力學(xué)公理公理四（作用與反作用定律） 兩物體間的相互作用力,總是大小相等,作用線相同，指向相反，且分別作用在這兩個(gè)物體上。1.2 靜力學(xué)公理公理五（剛化公理） 如果變形體在某力系作用下平衡,若將此物體剛化為剛體,其平衡不受影響。1.3 約束與約束力自由體：不受任何限制，可以自由運(yùn)動(dòng)的物體。非自由體：在某些方向的運(yùn)動(dòng)受到限制的物體。約束: 對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的物體。約束力: 約束對(duì)被約束物體的作用力稱(chēng)為約束力。約束力的方向總是與約束所能阻止的物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng) 趨勢(shì)的方向相反，其作用點(diǎn)則是約束與物體的接觸點(diǎn)。1.3 約束與約

5、束力2、理想光滑接觸面約束： 柔體約束的約束力作用于柔索與被約束物體的連接點(diǎn)，其方向沿著柔索而背離被約束的物體。 理想光滑接觸面的約束力通過(guò)接觸點(diǎn),方向沿 接觸點(diǎn)的公法線并指向被約束的物體。1、柔體約束：繩索,鋼絲繩,膠帶,鏈條等都是柔體。1.3 約束與約束力3、 光滑圓柱鉸鏈約束：計(jì)算簡(jiǎn)圖:FoxFoyOABOO Fo約束力: （1）通過(guò)銷(xiāo)釘中心，作用在與軸線垂直的平面內(nèi)，方向待 定，用Fo 表示。（2）用過(guò)鉸鏈中心的互相垂直的分力 Fox 、Foy 表示。1.3 約束與約束力計(jì)算簡(jiǎn)圖:A固定鉸支座：計(jì)算簡(jiǎn)圖:A約束力: 通過(guò)鉸鏈中心，但方向待定，可以用一對(duì)互相垂直 的分力來(lái)表示。 FAxF

6、Ay活動(dòng)鉸支座：FAAA約束力:通過(guò)鉸鏈中心，且垂直于支承面。AA1.3 約束與約束力4、光滑球形鉸鏈約束：計(jì)算簡(jiǎn)圖:約束力: 通常用通過(guò)球心的三個(gè)互相垂直的分力來(lái)表示。 1.4 受力分析與受力圖其中，畫(huà)有研究對(duì)象及其所受的全部力的簡(jiǎn)圖稱(chēng)為受力圖。 所謂受力分析，即將受約束的物體（研究對(duì)象）從它周?chē)奈矬w中分離出來(lái)，分析其上所受的全部外力（主動(dòng)力和約束力），并把分析結(jié)果用受力圖清晰地表示出來(lái)。1.4 受力分析與受力圖例：在右圖所示的結(jié)構(gòu)中，直桿AB和直角彎桿CD在點(diǎn)C鉸接，A處和D處均為固定鉸鏈支座。AB桿在點(diǎn)B受水平力F作用，兩桿自重不計(jì)。試畫(huà)出AB桿、CD桿及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。1.4 受力分析與受力圖解：CD桿僅在C、D兩點(diǎn)受力且平衡，故為二力構(gòu)件，受力如下圖d所示。AB桿的受力如下圖b所示，應(yīng)用三力平衡匯交原理分析AB的受力則如下圖c所示。1.4 受力分析與受力圖整個(gè)系統(tǒng)的受力如下圖e和f所示。1.4 受力分析與