工程力學(xué)濟(jì)南大學(xué)

1、引言引言這學(xué)期課程的一些安排這學(xué)期課程的一些安排 壓縮講課學(xué)時(shí)，增加討論課和習(xí)題課； 預(yù)習(xí)和預(yù)習(xí)作業(yè)； 分組作業(yè)； 網(wǎng)上討論和答疑（工程力學(xué)QQ群：274117106），要求沒有特殊情況一律參加并用實(shí)名）。 課程網(wǎng)站：服務(wù)器崩潰中引言引言分組建議分組建議 方案一：按宿舍分組（推薦）； 方案二：自由分組； 方案三：由班干部和學(xué)生協(xié)商分組。 注: 部分不愿參加分組同學(xué)，作業(yè)需要自己?jiǎn)为?dú)去交。引言引言引言工程力學(xué)靜力學(xué)材料力學(xué) 平衡時(shí)的 平衡問(wèn)題強(qiáng)度問(wèn)題剛度問(wèn)題穩(wěn)定性問(wèn)題 構(gòu)件：工程上稱構(gòu)件：工程上稱組成結(jié)構(gòu)的單個(gè)組成結(jié)構(gòu)的單個(gè)物體為構(gòu)件。物體為構(gòu)件。（課本概念有誤）（課本概念有誤）第第1章章 靜力

2、學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析1 1 靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)基本概念 剛體：剛體：在力作用下不變形的物體，即剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)間在力作用下不變形的物體，即剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離保持不變。的距離保持不變。 平衡：平衡：物體相對(duì)物體相對(duì)慣性參考系慣性參考系靜止或作勻速直線平移。靜止或作勻速直線平移。第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析力的概念力的概念力是物體間的相互力是物體間的相互力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)大小，方向，作用點(diǎn)AF力的三要素表明，力是一個(gè)具有固定作用點(diǎn)的力的三要素表明，力是一個(gè)具有固定作用點(diǎn)的力矢量（力矢）：力矢量（力矢）： FFF

3、F 自由矢量自由矢量接觸作用和場(chǎng)作用接觸作用和場(chǎng)作用注：注意和數(shù)學(xué)中的矢量的區(qū)別。注：注意和數(shù)學(xué)中的矢量的區(qū)別。定位矢量定位矢量。第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析力的作用效應(yīng)力的作用效應(yīng) 內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng): 物體的變形。物體的變形。 外效應(yīng)外效應(yīng): 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。注意：注意： 力作用于可變形的物體時(shí)，既力作用于可變形的物體時(shí)，既有內(nèi)效應(yīng)，也可能有外效應(yīng)。有內(nèi)效應(yīng)，也可能有外效應(yīng)。1. 力作用于剛體時(shí)，不會(huì)有內(nèi)效力作用于剛體時(shí)，不會(huì)有內(nèi)效應(yīng)，只可能有外效應(yīng)。應(yīng)，只可能有外效應(yīng)?！坝職馓?hào)勇氣號(hào)”火星探測(cè)器火星探測(cè)器著陸裝置著陸裝置氣袋氣袋 利用物體

4、的內(nèi)效應(yīng)吸收能利用物體的內(nèi)效應(yīng)吸收能量改變外效應(yīng)。量改變外效應(yīng)。第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析 等效力系等效力系: 對(duì)同一對(duì)同一產(chǎn)生相同作用效應(yīng)的力系產(chǎn)生相同作用效應(yīng)的力系,2121mnPPPFFF 力力 系：系： 作用在物體上的一組力作用在物體上的一組力,21nFFF,R21FFFFn 合力合力: 與某力系等效的一個(gè)力與某力系等效的一個(gè)力 平衡力系平衡力系: 對(duì)對(duì)剛體剛體不產(chǎn)生任何作用效應(yīng)的力系不產(chǎn)生任何作用效應(yīng)的力系,210FFFn1F2FnF3F1P2PmP第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析2 2 約束與約束力約束與約束力自由體自由

5、體：可以在空間任意可以在空間任意位移位移的物體的物體非自由體非自由體：位移位移受到某些限制的物體受到某些限制的物體思考：空思考：空氣阻力算氣阻力算不算位移不算位移限制？限制？第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析約約 束束：限制物體位移的條件。（抽象）限制物體位移的條件。（抽象）約束體：約束體：約束約束非自由體非自由體位移的物體。（具體）位移的物體。（具體）列車受約束沿曲線運(yùn)動(dòng)列車受約束沿曲線運(yùn)動(dòng)鐵軌是約束體鐵軌是約束體約束力：約束力：約束體作用在非自由體上的力。約束體作用在非自由體上的力。鐵軌作用在車輪上的力為鐵軌作用在車輪上的力為約束力約束力列車所受重力為主動(dòng)力列車所

6、受重力為主動(dòng)力主動(dòng)力：主動(dòng)力：主動(dòng)作用于物體的力，主動(dòng)作用于物體的力，如重力如重力, ,風(fēng)力風(fēng)力, ,氣體壓力氣體壓力第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析重要：重要：約束力的方向與限制物體運(yùn)動(dòng)的方向相反。約束力的方向與限制物體運(yùn)動(dòng)的方向相反。（一）柔索（一）柔索繩索、繩索、 鏈條、皮帶等鏈條、皮帶等約束力特點(diǎn)：約束力特點(diǎn)：力沿柔索方向，受拉。力沿柔索方向，受拉。限制該方向的運(yùn)動(dòng)限制該方向的運(yùn)動(dòng)約束力的分類：約束力的分類：F1F1F2F2 第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析（二）光滑面約束（二）光滑面約束AFBFCF約束力沿公法線方向指向被約束的

7、物體約束力沿公法線方向指向被約束的物體BACNF公切面公切面公法線公法線假設(shè)條件：假設(shè)條件：不計(jì)摩擦不計(jì)摩擦（課本有誤）（課本有誤）第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析不計(jì)摩擦?xí)r，齒輪間的約束也屬于光滑面約束。不計(jì)摩擦?xí)r，齒輪間的約束也屬于光滑面約束。了解了解節(jié)圓、壓力角節(jié)圓、壓力角的概念的概念。約束力沿齒廓線的公法線方向約束力沿齒廓線的公法線方向。嚙合點(diǎn)嚙合點(diǎn)壓力角壓力角節(jié)圓節(jié)圓第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析1 1、固定鉸鏈支座、固定鉸鏈支座AxFyAF固定鉸鏈簡(jiǎn)圖固定鉸鏈簡(jiǎn)圖（三）光滑圓柱鉸鏈（三）光滑圓柱鉸鏈AAxFyAFAF方向方向

8、未定未定銷釘銷釘FA（或理解為：（或理解為：構(gòu)件的構(gòu)件的x和和y方向位移分量均受限制）方向位移分量均受限制）第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析2 2、連接鉸鏈、連接鉸鏈BxFBByFBxFBByFB注意：注意：作用力與反作用力的關(guān)系作用力與反作用力的關(guān)系問(wèn)題：?jiǎn)栴}：在忽略肌肉力的情況下，人在忽略肌肉力的情況下，人體的哪些關(guān)節(jié)可以視為連接鉸鏈？體的哪些關(guān)節(jié)可以視為連接鉸鏈？第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析3 3、活動(dòng)鉸鏈支座、活動(dòng)鉸鏈支座AAF第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析4 4、徑向軸承、徑向軸承ZXxFyF第

9、第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析止推軸承止推軸承約束特點(diǎn)：約束特點(diǎn)： 止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸向的位移限制向的位移限制約束力：約束力：比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束力，亦有三個(gè)正交比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束力，亦有三個(gè)正交分力分力 AzAyAxFFF,第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析（四）光滑球鉸鏈（四）光滑球鉸鏈AAxFAyFAzFA人造關(guān)節(jié)人造關(guān)節(jié)第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析（五）二力構(gòu)件（五）二力構(gòu)件/ /二力桿二力桿二力平衡原理二力平衡原理：作用于剛體上的兩個(gè)力為平衡力系的充分

10、必要作用于剛體上的兩個(gè)力為平衡力系的充分必要條件是：條件是：此二力等值、反向、共線。此二力等值、反向、共線。若若剛體上只有兩點(diǎn)受力且不計(jì)其質(zhì)量，則該剛體稱為剛體上只有兩點(diǎn)受力且不計(jì)其質(zhì)量，則該剛體稱為二力構(gòu)件二力構(gòu)件或或二力桿二力桿。作用力沿兩點(diǎn)連線、大小相等、方向相反。作用力沿兩點(diǎn)連線、大小相等、方向相反。W不計(jì)桿件自重不計(jì)桿件自重W第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析思考：哪些是二力構(gòu)件（桿）？思考：哪些是二力構(gòu)件（桿）？第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析3 3 受力圖受力圖關(guān)鍵：根據(jù)關(guān)鍵：根據(jù)畫出研究對(duì)象的約束力畫出研究對(duì)象的約束力步驟：

11、步驟：選研究對(duì)象；選研究對(duì)象；取分離體；取分離體； 畫上主動(dòng)力；畫上主動(dòng)力；畫出約束反力。畫出約束反力。第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析例：例：畫出畫出AB桿的受力圖。（自己畫）桿的受力圖。（自己畫）AFDFBF(b)CBAWD(a)WD第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析例：例：畫出滑輪、畫出滑輪、CD桿、桿、AB桿和整體受力圖。桿和整體受力圖。WWABCD1 1、研究滑輪、研究滑輪2 2、研究、研究CD桿桿AxFAyFCFDF不計(jì)桿件和滑輪自重不計(jì)桿件和滑輪自重第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析BC3 3、研究、

12、研究AB桿桿4 4、研究整體、研究整體WABCDWAxFAyFBxFByFCFAxFAyFWCABBxFByFDF注意：注意：研究整體時(shí)，不畫物體間的內(nèi)力研究整體時(shí)，不畫物體間的內(nèi)力。第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析WAxFAyFWCABBxFByFDF注意：注意： 區(qū)分內(nèi)力和外力；區(qū)分內(nèi)力和外力； 內(nèi)力和外力隨研究對(duì)象內(nèi)力和外力隨研究對(duì)象不同而不同；不同而不同；1. 研究整體時(shí)，不畫物體研究整體時(shí)，不畫物體間的內(nèi)力。間的內(nèi)力。第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析畫受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題畫受力圖應(yīng)注意的問(wèn)題除重力、電磁力外，除重力、電磁力外，物體

13、之間只有通過(guò)接觸物體之間只有通過(guò)接觸才有相互機(jī)械作用力才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的它是哪一個(gè)施力體施加的。1、不要漏畫力、不要漏畫力第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析約束反力的方向

14、必須約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來(lái)畫嚴(yán)格地按照約束的類型來(lái)畫，不，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析兩物體之間的兩物體之間的作用力與反作用力作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3、不要畫錯(cuò)力的方向、不要畫錯(cuò)力的方向4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在即受力圖一定要畫在分離體分離體上。上。第第1章章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對(duì)象的不同，有一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對(duì)象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來(lái)分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來(lái)分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對(duì)象的外力。內(nèi)力，就成為新研究對(duì)象的外力。 5、受力圖上、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。只畫外力，不畫內(nèi)力。 6 、同一系統(tǒng)各研究對(duì)象的受力圖必須、同一系統(tǒng)各研究對(duì)象的受力圖必須整體與局部一致整體與局部一致，相，相 互協(xié)調(diào)，不能相互矛盾?；f(xié)調(diào)，不能相互矛盾。7 、正確判斷、正確判