工程力學(xué)約束與受力

靜力學(xué)研究的兩個基本問題: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。靜力學(xué)是研究物體機械運動的特殊情況——物體平衡問題的科學(xué)2023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/282023/1/6第一章靜靜力學(xué)基本概概念受力力圖第一節(jié)力力的概念力是物物體間相互的的機械作用。。這種作用使使物體的機械運動狀態(tài)態(tài)發(fā)生變化，或使物體發(fā)生變形。即力有外效應(yīng)和內(nèi)效應(yīng)。力的三要素：：大小、方向向、作用點力的單位：N(牛頓)，kN(千牛)第二節(jié)剛剛體的概念剛體是理想化化的力學(xué)模型型剛體：在任何何情況下都不不發(fā)生變形的的物體2023/1/6作用于剛體上上的兩個力平平衡的必要充充分條件是：：二力等值、、反向、共線線、且作用在在同一物體上上。1二力平衡公理理第三節(jié)靜靜力學(xué)公理2加減平衡力系系公理在作用于剛體體上的任一力力系上，加上上或減去任一一平衡力系，，并不改變原原力系對剛體體的作用效應(yīng)應(yīng)。推論1：力的可傳性性原理-----力的滑移定理理由此可見，對對剛體而言，，力的三要素素：方向、大大小、作用線線2023/1/6作用于于物體體上同同一點點上的的兩個個力，，可以以合成成為一一個合合力。。合合力的的作用用點仍仍在該該點，，合力力的大大小和和方向向是以以這兩兩個力力為邊邊所做做的平平行四四邊形形的對對角線線來表表示。。3力的平平行四四邊形形法則則RR力三角角形法法則怎樣求求合力力？2023/1/6若剛體體在三三個不不平行行力的的作用用下處處于平平衡，，則三三個力力必然然匯交交于同同一點點。OAF1BF2CF3R12證明：1利利用力力的可可傳性性原理理找到到任意意兩個個力的的交點點2利利用平平行四四邊形形法則則在交交點合合成一一個合合力3該該合力力與第第三個個力滿滿足二二力平平衡公公理，，必定定共線線，所所以第第三個個力也也必然然過交交點。。即三三力平平衡必必匯交交于一一點各力的的匯交交點推論2：三力力平衡衡匯交交定理理2023/1/64作用與與反作作用原原理兩物體體間相相互作作用的的力，，總是是大小小相等等、方方向相相反、、沿同同一作作用線線，分分別作作用在在相互互作用用的兩兩個物物體上上。5剛化原原理變形體體在已已知力力系作作用下下維持持平衡衡狀態(tài)態(tài)，如如果將將這個個已變變形但但平衡衡的物物體變變成剛剛體(剛化)，其平平衡不不受影影響。。2023/1/6第四節(jié)約約束束與約束束反力約束束：：阻礙非非自由物物體運動動的限制制條件。。約束反力力：約束束物體對對被約束束物體的的作用力力，也稱稱約束力力、反力力。主動動力：：可以直直接測量量的，““主動””作用的的力，如如重力、、人力、、機械力力、風(fēng)力、水力力等，也也稱載荷荷或荷載載。被動力力：由由主動力力的作用用引起的的作用力力，通常常是指約約束反力力和摩擦擦力，往往往需要根根據(jù)平衡衡條件才才能確定定。T自由由體體：能在在空間作作任意運運動的物物體。非自由體體：受到到了其他他物體的的限制，，在某些些方向上上不能自由運運動的物物體。約束是相相互的，，約束反反力也是是相互的的2023/1/6第五節(jié)約約束的的基本類類型及約約束反力力(1)柔柔性約約束(2)光光滑接接觸面(線、點)約束NT1T2柔性約束束(如繩索)的約束反反力作用用在連接接點，沿沿著柔性性物體的的中心線線，且背背離被約約束的物物體。光滑面約約束反力力的方向向，應(yīng)沿沿接觸處處的公法法線且指指向被約約束的物物體。2023/1/6柔性約束柔繩、鏈條、、膠帶構(gòu)成的的約束T1T22023/1/6柔性約束膠帶構(gòu)成的約約束2023/1/6柔性約束鏈條構(gòu)成的約約束2023/1/6光滑接觸面約約束光滑接觸面約約束NNN2023/1/6光滑接觸面面約束實例例2023/1/6(3)固定定鉸鏈鏈支座座、圓圓柱鉸鉸鏈約約束與與向心心軸承承在無法法確定定反力力方向向時，，通常常用通通過鉸鉸鏈中中心的的兩個大大小未未知的的正交交分量量X和Y來表示示。XAYA2023/1/6固定鉸鏈鏈支座固定鉸鏈鏈支座XAYA2023/1/6圓柱鉸鏈鏈約束ABN圓柱鉸鏈鏈約束AB2023/1/6圓柱鉸鏈鏈和固定鉸鏈鏈支座蝶鉸(活頁)2023/1/6向心軸承承實例2023/1/6(4)輥輥軸約約束(活動鉸支支座、輥輥軸支座座)輥軸支座座的約束束反力通通過銷釘釘中心，，垂直于于支撐面面，指向待定定。2023/1/6活動鉸鏈支座座實例2023/1/6(5)二二力桿約束束只在兩點受受力的構(gòu)件件稱為二力力桿。二力桿沿二二點連線受受力。根據(jù)作用力力和反作用用力定律，，作為約束束，二力桿桿提供的約約束反力也也是沿二點點連線。2023/1/6(6)固定端約束束①固定端約束束反力為XA，YA和MA(約束反力偶偶)。②XA和YA限制對象X和Y兩個方向的的平動，MA限制對象的的自由轉(zhuǎn)動動。XAMAYA2023/1/6固定端(插入端)約束受力的的簡化固定端(插入端)約束實例2023/1/6固定端(插入端)約束實例2023/1/6把研究的物物體(研究對象)從周圍物體體的約束中中分離出來來(即去掉約束，，單獨畫出出來)。并在分離離出的物體體輪廓圖形形上畫出所所有的主動動力和約束束反力。這這樣得到的的圖形稱為為受力圖，，也叫分離離體圖。受力圖是受受力分析的的結(jié)論最直直觀的表達(dá)達(dá)形式。力學(xué)模型圖圖第六節(jié)物物體的受受力分析受受力圖圖(重點)高爐上料滑滑車受力圖2023/1/6(1)取分離體：根據(jù)問題的的要求確定定研究對象，去掉約束束，單獨畫畫出研究對對象的輪廓廓圖形。(2)畫已知力：載荷。注注意：如果果沒有特意意，意味著著構(gòu)件的重重力是忽略略不計的。。(3)畫約束反力力：確定約束類類型，根據(jù)據(jù)約束性質(zhì)質(zhì)畫出約束束反力。畫受力圖的的基本步驟驟：必要的形式式和科學(xué)的的方法是取取得成功的的捷徑2023/1/6簡例例1：簡簡單單剛剛架架的的受受力力分分析析2023/1/6簡例2：懸臂吊吊車的受受力分析析ScSBSB’XAYAQ2023/1/6例題1等腰三三角形形構(gòu)架架ABC的頂點點A，B，C都用鉸鉸鏈連連接，，底邊邊AC固定，，而AB邊的中中點D作用有有平行行于固固定邊邊AC的力F，如圖圖所示示。不不計各各桿自自重，，試畫畫出桿桿AB和BC的受力力圖。。BECABFD解：1.桿BC的受力力圖。。2.桿AB的受力力圖。。2023/1/6用力F拉動碾子以以軋平路面面,重為G的碾子受到到一石塊的的阻礙，如如圖所示。。試畫出碾碾子的受力力圖。ABF例題2碾子的受力力圖為:ABFGNANB解：2023/1/6如圖所示壓榨榨機