1工程力學(xué)緒論課件

工程力學(xué)——緒論工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域工程力學(xué)的主要內(nèi)容靜力學(xué)和材料力學(xué)工程力學(xué)的研究方法1工程力學(xué)緒論工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域一、生產(chǎn)生活二、高新技術(shù)中的力學(xué)三、力學(xué)在體育競技中的應(yīng)用1工程力學(xué)緒論靜力學(xué)的內(nèi)容概要靜力學(xué)：主要研究物體（剛體模型）的受力和平衡規(guī)律，主要包括三方面內(nèi)容：1）

物體的受力分析（基礎(chǔ)重點(diǎn)與難點(diǎn)）2）

力系的簡化3）

剛體的平衡條件1工程力學(xué)緒論

材料力學(xué)研究內(nèi)容概要材料力學(xué)——研究物體（變形體模型）在外力作用下的內(nèi)力、應(yīng)力、變形及失效規(guī)律。

材料力學(xué)的任務(wù)——要求構(gòu)件在外力作用下安全（正常工作），必須滿足：

1）

強(qiáng)度條件：

2）

剛度條件：

3）穩(wěn)定性條件：

——研究一些理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法，使構(gòu)件滿足一定的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性并且具有一定的經(jīng)濟(jì)性。1工程力學(xué)緒論工程力學(xué)的研究方法

理論分析方法實(shí)驗(yàn)方法

數(shù)值計(jì)算方法（應(yīng)用計(jì)算機(jī)）1工程力學(xué)緒論上海南浦大橋1工程力學(xué)緒論大型水利工程設(shè)施長江三峽工程1工程力學(xué)緒論爆破時(shí)煙囪怎樣倒蹋返回1工程力學(xué)緒論

雷達(dá)跟蹤目標(biāo)怎樣在不同的時(shí)間間隔內(nèi)通過測量目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離和雷達(dá)方位角才能準(zhǔn)確地測定目標(biāo)的速度和加速度

返回1工程力學(xué)緒論工程力學(xué)在體育競技中的應(yīng)用

棒球在被球棒擊打后，其速度的大小和方向發(fā)生了變化。如果已知這種變化即可確定球與棒的相互作用力。1工程力學(xué)緒論

賽車結(jié)構(gòu)為什么賽車結(jié)構(gòu)前細(xì)后粗；車輪前小后大？返回1工程力學(xué)緒論1工程力學(xué)緒論飛機(jī)靜載試驗(yàn)返回1工程力學(xué)緒論汽車碰撞1工程力學(xué)緒論飛鳥與空中客車機(jī)翼相撞返回1工程力學(xué)緒論第一篇靜力學(xué)靜力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊情況——物體平衡問題的科學(xué)機(jī)械運(yùn)動(dòng)——物體在空間的位置隨時(shí)間的改變物體的平衡——物體相對(duì)地面保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)平衡條件——作用于平衡物體上的力系(即平衡力系)必須滿足的條件靜力學(xué)研究的三個(gè)基本問題:

物體的受力分析（基礎(chǔ)、重點(diǎn)與難點(diǎn)）力系的簡化物體在力系作用下的平衡條件靜力學(xué)是工程力學(xué)的基礎(chǔ)部分,在工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用.1工程力學(xué)緒論第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)

§1-1靜力學(xué)基本概念

剛體與變形體力和力系平衡靜力學(xué)公理1工程力學(xué)緒論剛體F′FF′F剛體：在任何情況下都不發(fā)生變形的物體剛體是理想化的力學(xué)模型1工程力學(xué)緒論變形體F′FF′F1工程力學(xué)緒論變形體模型塔吊和塔吊中每一根桿件的強(qiáng)度安全

1工程力學(xué)緒論剛體模型研究塔吊不致傾倒，確定所需配重1工程力學(xué)緒論力和力系力的定義：力的三要素：力效應(yīng)：力系及其分類1工程力學(xué)緒論力

是物體間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，或使物體發(fā)生變形。力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)力效應(yīng)：力具有運(yùn)動(dòng)效應(yīng)和變形效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)效應(yīng)又稱外效應(yīng)；變形效應(yīng)稱為內(nèi)效應(yīng)。對(duì)于剛體來說，力只具有運(yùn)動(dòng)效應(yīng)而對(duì)于變形體來說，則兩種效應(yīng)皆有力的單位：N(牛頓)，kN(千牛)在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，通過長期的觀察和分析而形成力的概念1工程力學(xué)緒論集中力F1F2汽車通過輪胎作用在橋面上的力1工程力學(xué)緒論分布力橋面板作用在鋼梁的力1工程力學(xué)緒論三、平衡的概念

1工程力學(xué)緒論§1-2靜力學(xué)公理

公理一力的平行四邊形法則公理二二力平衡條件公理三作用力與反作用力定律公理四加減平衡力系原理1工程力學(xué)緒論

作用于物體上同一點(diǎn)上的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力.合力的作用點(diǎn)仍在該點(diǎn)，合力的大小和方向是以這兩個(gè)力為邊所做的平行四邊形的對(duì)角線來表示。1力的平行四邊形法則RR力三角形法則

靜力學(xué)公理怎樣求合力？1工程力學(xué)緒論作用于剛體上的兩個(gè)力平衡的必要充分條件是：這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用于同一直線上2二力平衡公理力學(xué)模型二桿能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的中間鉸鏈固定鉸鏈支座受力分析受力圖1工程力學(xué)緒論3作用與反作用原理

兩物體間相互作用的力，總是大小相等、方向相反、沿同一作用線，分別作用在相互作用的兩個(gè)物體上。1工程力學(xué)緒論4加減平衡力系公理

在作用于剛體上的任一力系上，加上或減去任一平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。

推論1：力的可傳性原理不能用于變形體！平衡力系的特點(diǎn)是什么？1工程力學(xué)緒論

若剛體在三個(gè)力的作用下處于平衡，且其中二力相交于一點(diǎn)時(shí)，則第三個(gè)力的作用線必通過同一點(diǎn)。OAF1BF2CF3R12證明方法：1利用力的可傳性原理找到任意兩個(gè)力的交點(diǎn)2利用平行四邊形法則在交點(diǎn)合成一個(gè)合力3該合力與第三個(gè)力滿足二力平衡公理，必定共線，即三力平衡必匯交與一點(diǎn)各力的匯交點(diǎn)

推論2：三力平衡匯交定理1工程力學(xué)緒論ABABA,B兩處的受力二者相同嗎?思考題：固定鉸鏈支座二桿能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的中間鉸鏈RcRBRc'RcRARc'RARBCC力的可傳性原理只能用在同一個(gè)剛體上1工程力學(xué)緒論靜力學(xué)公理幾個(gè)?你都會(huì)用了嗎?

思考題圖中力P作用在銷釘C上，試問銷釘C對(duì)桿AC的力與銷釘C對(duì)桿BC的力是否等值、反向、共線？為什么？思考題一臺(tái)電機(jī)放在地上。P是電機(jī)的重力，N是電機(jī)對(duì)地面的壓力，N’是地面對(duì)電機(jī)的支承力。哪一對(duì)力是作用力與反作用力？哪一對(duì)力是組成平衡的二力？二桿能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的中間鉸鏈固定鉸鏈支座1工程力學(xué)緒論§1-3約束與約束力約束：由周圍物體構(gòu)成的阻礙非自由物體運(yùn)動(dòng)的限制條件約束反力：約束對(duì)物體的作用力，也稱約束力主動(dòng)力：使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢的力，也稱載荷確定約束反力的準(zhǔn)則：

它的作用點(diǎn)在約束與被約束物體相互接觸處，它的方向應(yīng)與約束所能限制的運(yùn)動(dòng)方向相反,大小將由平衡條件求出。T自由體：能在空間作任意運(yùn)動(dòng)的物體。非自由體：受到了其他物體的限制，在某些方向上不能運(yùn)動(dòng)的物體。1工程力學(xué)緒論約束的基本類型(1)柔性體約束(2)光滑面約束NT1T2N繩索的約束反力方向沿著它的中心線，而背離物體。光滑面約束反力的方向，應(yīng)沿接觸點(diǎn)處的公法線且指向物體。1工程力學(xué)緒論(3)固定鉸鏈約束與中間鉸約束在無法確定反力方向時(shí)，通常用通過鉸鏈中心的兩個(gè)互相垂直力X和Y來表示XAYA1工程力學(xué)緒論(4)輥軸約束（活動(dòng)鉸支座、輥軸支座）輥軸支座的約束反力通過銷釘中心，垂直于支撐面，它的指向待定

1工程力學(xué)緒論力學(xué)模型二桿能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的中間鉸鏈固定鉸鏈支座受力分析受力圖1工程力學(xué)緒論(5)軸承約束滑動(dòng)軸承約束和滾動(dòng)軸承中的徑向軸承（向心軸承）約束沒有止推作用，只有垂直于軸線方向的徑向反力，當(dāng)該反力的方向不能預(yù)先確定時(shí)，通常用在徑向平面內(nèi)互相垂直的兩個(gè)分力來表示?？臻g模型滑動(dòng)軸承向心滾動(dòng)軸承1工程力學(xué)緒論向心推力軸承向心軸承向心軸承向心推力軸承向心推力軸承能起到軸向止推作用，除了徑向反力外還有軸向反力。車床床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)1工程力學(xué)緒論(6)、球鉸約束

(7)、固定端約束1工程力學(xué)緒論約束有幾種?每種對(duì)應(yīng)的反力方向你都熟練掌握了嗎?想想看,還有沒有其它類型的約束?1工程力學(xué)緒論（2）柔索約束——張力球鉸鏈——空間三正交分力（4）活動(dòng)鉸支座——⊥光滑面止推軸承——空間三正交分力（3）光滑鉸鏈——（1）光滑面約束——法向約束力1工程力學(xué)緒論

把研究的物體（也稱研究對(duì)象）從周圍物體的約束中分離出來，單獨(dú)畫出這個(gè)物體的輪廓圖形，并將作用在它上面的主動(dòng)力和約束反力，全部畫在分離出的物體輪廓圖形上，這樣得到的圖形稱為受力圖，有時(shí)也叫分離體圖。力學(xué)模型圖§1-4物體的受力分析受力圖(重點(diǎn))高爐上料滑車受力圖1工程力學(xué)緒論受力分析的任務(wù)——受力分析主要解決下列問題：

1.確定物體上受有哪些力以及這些力的作用位置，并盡可能確定這些力的作用線和方向。

2.確定物體受力中哪些是已知力和未知力，并建立已知力與未知力之間的關(guān)系，從而求出所需的未知力。

本教學(xué)單元先解決第一個(gè)問題，這是受力分析最基本也是最重要的方面。

1工程力學(xué)緒論

（1）取分離體：根據(jù)問題的要求確定研究對(duì)象，將它從周圍物體的約束中分離出來，單獨(dú)畫出研究對(duì)象的輪廓圖形；（2）畫已知力：載荷，特意指明的重力等，不特意指明重力的構(gòu)件都是不考慮重力的；（3）畫約束反力：確定約束類型，根據(jù)約束性質(zhì)畫出約束反力。根據(jù)研究對(duì)象與周圍物體的聯(lián)系，由約束性質(zhì)分析約束力，并應(yīng)用有關(guān)平衡條件（二力構(gòu)件、三力平衡匯交原理等）、作用與反作用定律分析隔離體上所受各力的位置、作用線及可能方向；畫受力圖的基本步驟：1工程力學(xué)緒論4.受力圖1、取研究對(duì)象（隔離體）——將所要研究的物體從周圍物體中單獨(dú)拿出來，2、在其上畫出所有的主動(dòng)力和所有的約束反力。例：分別畫出圓及桿AB的受力圖。ACB600P解：PN1N2ABYAXASBCN2

畫約束反力時(shí)，一定要按照約束的固有性質(zhì)畫圖，切不可主觀臆斷！1工程力學(xué)緒論例1-2解：取屋架畫出主動(dòng)力畫出約束力畫出簡圖屋架受均布風(fēng)力（N/m），屋架重為，畫出屋架的受力圖．1工程力學(xué)緒論例1-3解：取桿，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)水平均質(zhì)梁重為，電動(dòng)機(jī)重為，不計(jì)桿的自重，畫出桿和梁的受力圖．圖(a)1工程力學(xué)緒論取梁，其受力圖如圖(c)若這樣畫，梁的受力圖又如何改動(dòng)?

桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？1工程力學(xué)緒論例1-4

不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖．解：右拱為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示1工程力學(xué)緒論系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示取左拱,其受力圖如圖（c）所示1工程力學(xué)緒論考慮到左拱三個(gè)力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱的受力圖，如圖（e）所示此時(shí)整體受力圖如圖（f）所示1工程力學(xué)緒論討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）1工程力學(xué)緒論例1-5不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部分與整個(gè)系統(tǒng)受力圖．圖(a)解：繩子受力圖如圖（b）所示1工程力學(xué)緒論梯子左邊部分受力圖如圖（c）所示梯子右邊部分受力圖如圖（d）所示1工程力學(xué)緒論整體受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在A處，繩子對(duì)左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出？1工程力學(xué)緒論受力分析練習(xí)2.比較AB桿與BC桿的受力。1.畫出圓盤的受力圖；1工程力學(xué)緒論圓盤的受力圖WFR2FR11工程力學(xué)緒論CFBFC二力桿(二力構(gòu)件)1工程力學(xué)緒論O三力匯交FR1′FAFB′1工程力學(xué)緒論簡單剛架的受力分析1工程力學(xué)緒論懸臂吊車的受力分析ScSBSB’XAYAQ1工程力學(xué)緒論曲柄沖壓機(jī)受力分析1工程力學(xué)緒論思考題如圖所示，各物體處于平衡，試判斷各圖中所畫受力圖是否正確？原因何在？你都知道原因嗎?1工程力學(xué)緒論畫受力圖的注意事項(xiàng)（1）首先必須明確研究對(duì)象，將它從周圍物體的約束中分離出來，單獨(dú)畫出這個(gè)物體的輪廓圖形；（2）研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)或平衡，是受其他物體作用的結(jié)果，必須畫出周圍所有物體對(duì)它的作用力，即所受的一切主動(dòng)力和約束反力；（3）研究對(duì)象對(duì)周圍物體的作用力不要畫出；（4）不要單憑感性判斷去畫，要根據(jù)約束性質(zhì)畫出反力，確定反力的方向時(shí)，可借助于以下各點(diǎn)：1工程力學(xué)緒論

*

是否與二力構(gòu)件相連，是,則由二力構(gòu)件的分離體圖確定二力構(gòu)件的連接點(diǎn)受力方向，而它的相反方向（反作用力的方向）就是所求方向;

*研究對(duì)象是否是三力構(gòu)件，是，則已知兩個(gè)受力方向，可利用三力平衡匯交定理確定方向;*根據(jù)主動(dòng)力系和約束的性質(zhì)確定反力方向;

*

有時(shí)可考慮用結(jié)構(gòu)的整體分析確定反力方向.確定反力的方向時(shí)，可借助于以下各點(diǎn)：1工程力學(xué)緒論結(jié)構(gòu)的全面受力分析可參考以下步驟：*整體結(jié)構(gòu)如果只有三處約束，其中兩個(gè)方向已知，可用三力平衡匯交定理確定方向。只有在原圖上進(jìn)行整體分析時(shí)才可不用拆除約束,設(shè)想已經(jīng)去掉了;

*對(duì)各單件分析時(shí)，首先找出二力構(gòu)件進(jìn)行分析;再找出可利用三力平衡匯交定理的三力構(gòu)件，確定反力方向;

*最后分析復(fù)雜受力構(gòu)件，未知方向的力按給定坐標(biāo)方向分解1工程力學(xué)緒論AACCBBABCABCABC1工程力學(xué)緒論ABCBCACABCDCCD1工程力學(xué)緒論ABCDEFPRBRAPTGBRBDABDCPETEADCTCRATFRDRD’例：三力平衡匯交點(diǎn)E1工程力學(xué)緒論小結(jié)

1．基本概念力和剛體是靜力學(xué)的基本概念。（1）力對(duì)物體的作用有兩種效應(yīng)，外效應(yīng)和內(nèi)效應(yīng)。靜力學(xué)只研究力的外效應(yīng)。（2）剛體是不變形的固體，它是力學(xué)中物體的一種抽象化模型。在靜力學(xué)中把所研究的物體看成是剛體，這就是使得研究平衡問題時(shí)大為簡化。

2．靜力學(xué)公理

靜力學(xué)公理是靜力學(xué)的基礎(chǔ)。二力平衡公理、加減平衡力系公理和力的可傳性原理只