工程力學122986課件

第一章靜力學基礎一、一些基本概念二、約束與約束力（重點與難點）三、平衡的概念四、受力分析方法與過程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(nèi)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)。§1–1靜力學的基本概念公理一(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。靜力學公理二、力矩的概念

力矩是力對物體的轉(zhuǎn)動效應的度量力矩的表示力矩的矩心、力臂大小、轉(zhuǎn)向、作用面正負號規(guī)定一般規(guī)定，力使物體繞矩心逆時針方向旋轉(zhuǎn)者為正，順時針為負量綱單位：牛頓.米[N.m]或千牛.米[kN.m]合力矩定理力系中合力對一點的矩，等于力系中各分力對同一點之矩的代數(shù)和。設某力系為Fi（i=1,2,…n），其合力為FR，根據(jù)以上理論，則有表達式：

一、力偶的定義大小相等、方向相反、作用線相互平行的兩力構(gòu)成一對力偶無法再簡化的簡單力系之一力偶作用面：由一對力F所組成的平面；力偶臂：構(gòu)成力偶的一對力的作用線間的距離，用d表示；二、力偶的三要素1）力偶矩的大小2）力偶的轉(zhuǎn)向3）力偶作用面的方位三、力偶的等效條件

在不改變力偶三要素的前提下，力偶可在其作用面內(nèi)任意移動，因此，只要力偶矩大小不變，可改變力與力偶臂大小，而不改變力偶對剛體的效應。

四、力偶矩的性質(zhì)性質(zhì)1力偶矩與矩心無關；性質(zhì)2力偶不能與一個力等效。可對力偶作如下處理：1）力偶可在剛體上任意移動2）只要不改變轉(zhuǎn)動方向，可同時改變力偶中兩反向平行力的大小、方向以及力偶臂的大小

關于力偶性質(zhì)的推論

只要保持力偶矩矢量不變，力偶可在作用面內(nèi)任意移動，其對剛體的作用效果不變。FF′FF′

保持力偶矩矢量不變，分別改變力和力偶臂大小，其作用效果不變。

關于力偶性質(zhì)的推論

FF′F/2F′/2

只要保持力偶矩矢量大小和方向不變,力偶可在與其作用面平行的平面內(nèi)移動。

關于力偶性質(zhì)的推論

M=Fdk平面力偶系的合成與平衡平衡1.剛體上作用多對力偶，構(gòu)成力偶系，有矢量和2.力偶系的平衡§1–2約束與約束力約束（各種連接方式）約束力（約束反力）當物體沿著約束所限制的方向運動或有運動趨勢時，彼此連接在一起的物體之間將產(chǎn)生相互作用力，這種力稱為約束力或約束反力。作用點：連接物體上的接觸點方向：與該約束所能阻礙的位移方向相反主動力1基本概念平面約束：（1）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等）（2）光滑接觸面（線、點）約束（3）光滑圓柱鉸鏈約束和固定鉸支座約束（4）滾動鉸支座約束 （5）鏈桿約束和鏈桿約束 （6）固定（嵌入）端約束 （7）定向約束（雙鏈桿約束）空間約束：（1）空間球鉸約束 （2）空間柱狀鉸約束和蝶狀鉸約束 （3）空間固定端約束 （4）滑動軸承約束和止推軸承

（5）彈性約束2約束的分類3幾類經(jīng)典約束模型（1）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等）特點：只能承受拉力，不能承受壓力。FR（2）光滑接觸面約束FR這種約束不能阻止物體沿接觸面任何方向的運動或位移，而只能限制沿接觸點處公法線指向指向約束方向的運動或位移。限制沿接觸點處公法線指向指向約束方向的運動或位移。（3）光滑鉸鏈約束a)固定鉸鏈支座AFAyFAx輥軸FR(實際約束中FR方向也可以向下)b)滾軸支座只限制沿支撐面法線方向的位移。d）球形鉸鏈支座FRyFRxFRz滾珠(柱)軸承

FRyFRx止推軸承FyFxFzO三平衡的概念平衡指物體相對于慣性參考系處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。（對于工程中的多數(shù)問題，可以將固結(jié)在地球上的參考系作為慣性參考系，用于研究物體相對于地球的平衡問題。）剛體不是在任何力系的作用下都能處于平衡狀態(tài)的。1基本概念2二力平衡與二力構(gòu)件剛體平衡的充分與必要條件是：兩個力的大小相等，方向相反，并作用在同一直線上。二力平衡對于柔性體是必要的而不是充分的。二力構(gòu)件在兩個力作用下保持平衡的構(gòu)建。作用力與作用反力與二力平衡條件中的兩個力的區(qū)別。3不平行的三力平衡條件三個力矢量按首尾相連的順序構(gòu)成一封閉三角形。F3F3F2