工程靜力學基礎課件

工程力學主講高雅麗1工程力學主講高雅麗1課程簡介工程力學理論力學材料力學技術基礎課。研究物體受力后的效應運動、平衡（外效應）剛體變形、內力（內效應）變形固體2課程簡介工理論力學材料力學技術基礎課。研究物體受力后的效應運Ⅰ3Ⅰ3理論力學物體在外力作用下的運動規(guī)律，并建立運動與受力之間的定量關系。靜力分析運動與動力分析物體在外力作用下的平衡規(guī)律4理物體在外力作用下的運動規(guī)律，并建立運動與受力之間的理論力學第一章

工程靜力學基礎5理論力學第一章5§1–1靜力學的基本概念§1–2靜力學公理§1–3約束和約束反力§1–4受力分析和受力圖第一章工程靜力學基礎目錄6§1–1靜力學的基本概念§1–2靜力學公剛體是一種理想化的力學模型。一個物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關。2、剛體——在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟?，任意兩點間的距離保持不變的物體。1、平衡——平衡是物體機械運動的特殊形式，是指物體相對地球處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。3、力——力是物體相互間的機械作用，其作用結果使物體的形狀和運動狀態(tài)發(fā)生改變。§1–1靜力學的基本概念7剛體是一種理想化的力學模型。一個物體能否視為剛體，不確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點力的效應外效應—改變物體運動狀態(tài)的效應內效應—引起物體變形的效應力的表示法——力是一矢量，用數(shù)學上的矢量記號來表示，如圖。F力的單位——在國際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1公斤?米/秒2

（kg?m/s2)?！?–1靜力學的基本概念8確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點力的效應外效應—基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對物體的作用效果相同的兩個力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下，能和一個力系等效的一個力?！?–2靜力學公理9基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。公理二(加減平衡力系公理)可以在作用于剛體的任何一個力系上加上或去掉幾個互成平衡的力，而不改變原力系對剛體的作用?！?–2靜力學公理10公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個力作用下維持推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點可以沿作用線在該剛體內前后任意移動，而不改變它對該剛體的作用==FAF2F1FABF1AB§1–2靜力學公理11推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點A公理三(力平行四邊形公理)

作用于物體上任一點的兩個力可合成為作用于同一點的一個力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對角矢來表示。F1F2R矢量表達式：R=F1+F2即，合力為原兩力的矢量和。§1–2靜力學公理12A公理三(力平行四邊形公理)F1F2R矢量表達式：R=F推論(三力匯交定理)

當剛體在三個力作用下平衡時，設其中兩力的作用線相交于某點，則第三力的作用線必定也通過這個點。F1F3R1F2A=證明：A3F1F2F3A3AA2A1§1–2靜力學公理13推論(三力匯交定理)F1F3R1F2A=證明：A3F1F公理四(作用和反作用公理)

任何兩個物體間的相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時分別作用于這兩個物體上。公理五(剛化公理)

設變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響?！?–2靜力學公理14公理四(作用和反作用公理)§1–2靜力學公理14§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：4、約束反力：5、主動力：可以任意運動（獲得任意位移）的物體。不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。約束對被約束體的反作用力。由周圍物體所構成的、限制非自由體位移的條件。約束力以外的力?；靖拍睿?5§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：1、柔繩、鏈條、膠帶構成的約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力161、柔繩、鏈條、膠帶構成的約束：常見的幾種類型的約束§1–A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束17A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束172、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束182、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類光滑接觸面約束實例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束19光滑接觸面約束實例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的3、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束203、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束21NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力(2)活動鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力22(2)活動鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3光滑圓柱鉸鏈約束實例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力23光滑圓柱鉸鏈約束實例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力24常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力244、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力254、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力26ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束：27常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：1、取分離體（研究對象）2、畫出研究對象所受的全部主動力（使物體產(chǎn)生運動或運動趨勢的力）3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對象與周圍物體的連接關系）28§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：28APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個力作用：(2)球A受三個力作用：(3)作用于滑輪C的力：CNGTGTG§1–4受力分析和受力圖TDQB例題1-1在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質球A重為P，借本身重量和摩擦不計的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重為Q的物體B。試分析物體B、球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時各物體的受力圖。29APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個力ECABFDBCNBNC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB所受的力：表示法一：表示法二：BDAFNAxNAyNBBAFDNAHNB例題1-2等腰三角形構架ABC的頂點A、B、C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖1–13(a)所示。不計各桿自重，試畫出AB和BC的受力圖。§1–4受力分析和受力圖30ECABFDBCNBNC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB例題1-3如圖所示壓榨機中，桿AB和BC的長度相等，自重忽略不計。A，B，C，E處為鉸鏈連接。已知活塞D上受到油缸內的總壓力為F=3kN，h=200mm，l

=1500mm。試畫出桿AB，活塞和連桿以及壓塊C的受力圖。DEABCllh§1–4受力分析和受力圖31例題1-3如圖所示壓榨機中，桿AB和BC的長度相等，自FABA解：1.桿AB的受力圖。2.活塞和連桿的受力圖。3.壓塊C的受力圖。CBxyFCxFCyFCByxFFBCFAB§1–4受力分析和受力圖DEABCllh32FABA解：1.桿AB的受力圖。2.活塞和連桿的受力圖。APBQABCP思考題§1–4受力分析和受力圖PQNAxNAyNByNCNBPNBNA33APBQABCP思考題§1–4受力分析和受力圖P小結1、理解力、剛體、平衡和約束等重要概念2、理解靜力學公理及力的基本性質3、明確各類約束對應的約束力的特征4、能正確對物體進行受力分析34小結1、理解力、剛體、平衡和約束等重要概念2、理解靜力學公理作業(yè)：1—1、2、5、6、35作業(yè)：1—1、2、5、6、35工程力學主講高雅麗36工程力學主講高雅麗1課程簡介工程力學理論力學材料力學技術基礎課。研究物體受力后的效應運動、平衡（外效應）剛體變形、內力（內效應）變形固體37課程簡介工理論力學材料力學技術基礎課。研究物體受力后的效應運Ⅰ38Ⅰ3理論力學物體在外力作用下的運動規(guī)律，并建立運動與受力之間的定量關系。靜力分析運動與動力分析物體在外力作用下的平衡規(guī)律39理物體在外力作用下的運動規(guī)律，并建立運動與受力之間的理論力學第一章

工程靜力學基礎40理論力學第一章5§1–1靜力學的基本概念§1–2靜力學公理§1–3約束和約束反力§1–4受力分析和受力圖第一章工程靜力學基礎目錄41§1–1靜力學的基本概念§1–2靜力學公剛體是一種理想化的力學模型。一個物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關。2、剛體——在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟?，任意兩點間的距離保持不變的物體。1、平衡——平衡是物體機械運動的特殊形式，是指物體相對地球處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。3、力——力是物體相互間的機械作用，其作用結果使物體的形狀和運動狀態(tài)發(fā)生改變?！?–1靜力學的基本概念42剛體是一種理想化的力學模型。一個物體能否視為剛體，不確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點力的效應外效應—改變物體運動狀態(tài)的效應內效應—引起物體變形的效應力的表示法——力是一矢量，用數(shù)學上的矢量記號來表示，如圖。F力的單位——在國際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1公斤?米/秒2

（kg?m/s2)?！?–1靜力學的基本概念43確定力的必要因素力的三要素大小方向作用點力的效應外效應—基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對物體的作用效果相同的兩個力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下，能和一個力系等效的一個力?！?–2靜力學公理44基本概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。公理二(加減平衡力系公理)可以在作用于剛體的任何一個力系上加上或去掉幾個互成平衡的力，而不改變原力系對剛體的作用?！?–2靜力學公理45公理一(二力平衡公理)要使剛體在兩個力作用下維持推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點可以沿作用線在該剛體內前后任意移動，而不改變它對該剛體的作用==FAF2F1FABF1AB§1–2靜力學公理46推論(力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點A公理三(力平行四邊形公理)

作用于物體上任一點的兩個力可合成為作用于同一點的一個力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對角矢來表示。F1F2R矢量表達式：R=F1+F2即，合力為原兩力的矢量和?！?–2靜力學公理47A公理三(力平行四邊形公理)F1F2R矢量表達式：R=F推論(三力匯交定理)

當剛體在三個力作用下平衡時，設其中兩力的作用線相交于某點，則第三力的作用線必定也通過這個點。F1F3R1F2A=證明：A3F1F2F3A3AA2A1§1–2靜力學公理48推論(三力匯交定理)F1F3R1F2A=證明：A3F1F公理四(作用和反作用公理)

任何兩個物體間的相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時分別作用于這兩個物體上。公理五(剛化公理)

設變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響。§1–2靜力學公理49公理四(作用和反作用公理)§1–2靜力學公理14§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：4、約束反力：5、主動力：可以任意運動（獲得任意位移）的物體。不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。約束對被約束體的反作用力。由周圍物體所構成的、限制非自由體位移的條件。約束力以外的力?；靖拍睿?0§1–3約束和約束反力1、自由體：2、非自由體：3、約束：1、柔繩、鏈條、膠帶構成的約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力511、柔繩、鏈條、膠帶構成的約束：常見的幾種類型的約束§1–A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束52A§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束172、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束532、理想光滑接觸面約束§1–3約束和約束反力常見的幾種類光滑接觸面約束實例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束54光滑接觸面約束實例§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的3、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束553、光滑圓柱鉸鏈約束ABNAB§1–3約束和約束反力常見NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力常見的幾種類型的約束56NyNx(1)固定鉸鏈支座：N§1–3約束和約束反力(2)活動鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力57(2)活動鉸鏈支座：NN常見的幾種類型的約束§1–3光滑圓柱鉸鏈約束實例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力58光滑圓柱鉸鏈約束實例常見的幾種類型的約束§1–3約束和約常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力59常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力244、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力604、光滑球鉸鏈約束：ABN常見的幾種類型的約束§1–3約ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力61ABNANBACB5、雙鉸鏈剛桿約束：常見的幾種類型的約束常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束：62常見的幾種類型的約束§1–3約束和約束反力6、插入端約束§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：1、取分離體（研究對象）2、畫出研究對象所受的全部主動力（使物體產(chǎn)生運動或運動趨勢的力）3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對象與周圍物體的連接關系）63§1–4受力分析和受力圖畫受力圖的方法與步驟：28APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個力作用：(2)球A受三個力作用：(3)作用于滑輪C的力：CNGTGTG§1–4受力分析和受力圖TDQB例題1-1在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質球A重為P，借本身重量和摩擦不計的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重為Q的物體B。試分析物體B、球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時各物體的受力圖。64APNFTECGBEPAFD解：(1)物體B受兩個力ECABFDBCNBNC解：1、桿BC所受的力：2、桿AB所受的力：表