力的性質(zhì)及物體受力分析.ppt

1、,第1章：力的性質(zhì)及物體受力分析,1.1 力的性質(zhì) 1.2 力矩 1.3 力偶 1.4 約束 1.5 物體的受力分析及受力圖, 受 力 分 析 力系的等效 力系的簡化 力系的平衡,剛 體 靜 力 學(xué) 的 基 礎(chǔ),動(dòng) 力 學(xué) 的 基 礎(chǔ),工 程 設(shè) 計(jì) 的 基 礎(chǔ),1.1：力的性質(zhì),一、 力的概念 1. 力:是指物體間相互的機(jī)械作用(是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng) 發(fā)生改變的原因)。 2. 力對物體的作用效應(yīng),外效應(yīng):運(yùn)動(dòng)和平衡 內(nèi)效應(yīng):變形,力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)（線） 力的單位：N、KN、MN、Kg、t。 力的分類：集中力P 分布力q 集中力偶m,二、力矩 力對點(diǎn)之矩:是指力使物體繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的量度

2、 表示方法:,平面內(nèi):力對點(diǎn)之矩為標(biāo)量 空間內(nèi):力對點(diǎn)之矩為失量 -,-,3.合力矩定理: 合力對某一點(diǎn)之矩等于其分力對同 一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。,2.1.3 力偶 1.力偶: 是指兩個(gè)等值、反向、平行的力所組成的力； 是表示物體轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的量度。 2.表示方法：,規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正,3.力偶的基本性質(zhì) （1）組成力偶的兩個(gè)力沒有合力，力偶不能與一個(gè)力等效，力偶只能與力偶等效。 （2）不改變力偶的力偶矩，力偶在同一剛體上任意轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，不改變對剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)效果。 （3）組成力偶的兩個(gè)力在任一軸上投影的代數(shù)和等于零。,4.力偶的等效：在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，如果它們的力偶矩 大小相等，力偶的轉(zhuǎn)向相同，

3、則這兩個(gè)力偶等效。 5.力偶三 要素：力偶矩 的大??；力偶的轉(zhuǎn)向；力偶的作用面。 6.力偶表示方法：（1）在作用面內(nèi)兩個(gè)力表示； （2）用一帶箭頭的弧線表示。箭頭表示力偶 的轉(zhuǎn)向，M表示力偶矩的大小。,返回,下一張,上一張,小結(jié),2.1.4 靜力學(xué)公理,1. 公理一（二力平衡公理） 作用在同一物體上的兩個(gè)力成平衡的必要與充分條件是：這兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在一條直線上。見圖(a)(b) 注：二力平衡公理只適用于單一剛體，而不適用于變形體、剛體系。 二力桿（二力構(gòu)件）：僅受二力作用而處于平衡的桿件或構(gòu)件。 2 . 公理二（加減平衡公理） 在作用于剛體上的任一力系中，加上或減去任意一個(gè)平

4、衡力系，并不改變原力系對剛體的效應(yīng)。,返回,下一張,上一張,小結(jié),3 . 推論1（力的可傳性原理） 作用在剛體上的力，可以沿其作用線移至剛體內(nèi)任意一個(gè)點(diǎn)，并不改變原力系對剛體的效應(yīng)。 4 公理三（力的平行四邊形法則） 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為該點(diǎn)的一個(gè)合力，它的大小和方向由以這兩個(gè)力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示 。如圖（a)所示 另外還可以利用力的三角形法則來表示如圖(b)(c)所示,返回,下一張,上一張,小結(jié),5. 推論2（三力平衡匯交定理） 剛體受同平面內(nèi)互不平行的三個(gè)力作用而處于平衡時(shí)，則此三力的作用線必匯交于一點(diǎn)。 注：該定理所講的只是共面不平行的三個(gè)力平衡

5、的必要條件，而不是充分條件，即若共面的不平行的三個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，它們不一定組成平衡力系。,返回,下一張,上一張,小結(jié),6 . 公理四（作用與反作用定理） 兩個(gè)物體間相互作用的力，總是同時(shí)存在的，它們的大小相等，指向相反，并沿同一直線分別作用在這兩個(gè)相互作用的物體上。 7. 公理五（剛化原理） 變形體在已知力系作用下平衡時(shí)，若將此變形體視為剛體（剛化），則其平衡狀態(tài)不變。 注：此公理的適用條件為剛體。,2.1.5 約束與約束反力 1.約束：限制非自由體某些方向上發(fā)生位移的其他物 體稱為非自由體的約束。 2.工程中幾種常見的約束及其約束反力 平面約束：（1）柔性體約束（繩索、皮帶、鏈條等）

6、 （2）光滑接觸 面（線、點(diǎn)）約束 （3）光滑圓柱鉸鏈約束和固定鉸支座約束 （4）滾動(dòng)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(dòng)軸承約束和止推軸承 (5) 彈性約束,柔 性 約 束,纜 索,纜 索,FR,纜 索,纜 索,光 滑 面 約 束,光 滑 面 約 束,FR,滑槽與銷釘,滑槽與銷釘,FR,用鉸鏈連接的桿,FR,恐龍骨骼的鉸鏈連接,輥 軸,FR,固定鉸支座,固 定 鉸 支 座,滾珠(柱)軸承,滑 動(dòng) 軸 承,止 推 軸 承,返回,下一張,上一

7、張,小結(jié),球 鉸,返回,下一張,上一張,小結(jié),活頁鉸(蝶形鉸)約束,返回,下一張,上一張,小結(jié),固定端(插入端)約束,返回,下一張,上一張,小結(jié),2.1.6 物體的受力分析、受力圖 1.受力分析：就是定性分析研究對象可能受到的全部主動(dòng)力和約束反力。 2.受力分析的方法：是解除研究對象的約束，畫出研究對象的受力圖。 3.受力圖：在研究對象（分離體）上畫出其所受的全部主動(dòng)力和約束反力。 4.畫約束反力的有關(guān)注意事項(xiàng)： （1）根據(jù)約束的性質(zhì)來畫； （2）根據(jù)力的有關(guān)性質(zhì)來畫,作用力與反作用力 力偶的性質(zhì) 三力平衡匯交定理,返回,下一張,上一張,小結(jié),受 力 分 析 示 例 (1),返回,下一張,上一張,小結(jié),取 隔 離 體,W,返回,下一張,上一張,小結(jié),畫 受 力 圖,返回,下一張,上一張,小結(jié),受 力 分 析 示 例 (2),確定A、B二處的約束力,返回,下一張,上一張,小結(jié),取 隔 離 體,畫 受 力 圖,受 力 分 析 示 例 (3),2.比較AB 桿與BC 桿 的受力。,1.畫出圓盤的受力圖；,返回,下一張,上一張,小結(jié),圓盤的受力圖,返回,下一張,上一張,小結(jié),返回,下一張