大學工程力學課件-單輝祖主編第1章

工程力學引言構件：工程中對組成機械與結構的零件、構件的總稱力的概念：物體間的相互機械作用。外效應：使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變（理論力學）內效應：使物體的形狀發(fā)生改變（材料力學）

變形：構件尺寸與形狀的變化，分為兩類，一類為外力解除后可消失的變形，稱為彈性變形；一類為外力解除后不能消失的變形，稱為塑性變形或殘余變形。

工程構件的強度、剛度問題大型橋梁的強度剛度穩(wěn)定問題對構件設計的要求1.具備足夠的強度（即抵抗破壞的能力），以保證構件在規(guī)定的使用條件下不發(fā)生意外斷裂或顯著塑性變形。2.具備足夠的剛度（即抵抗變形的能力），以保證構件在規(guī)定的使用條件下不產(chǎn)生過大變形。3.具備足夠的穩(wěn)定性（即保持原有平衡形式的能力），以保證構件在規(guī)定的使用條件下不失穩(wěn)。第一篇靜力學第二篇材料力學

靜力學是學習材料力學的基礎，二者有助于學習土木，機械，航空，交通，成型，材料，工程，儀表，勘查等其它工程，亦可在今后工作中直接受益，解決一些簡單的工程實際問題。還對一些課程如彈性力學、有限元方法等有奠基作用

王毅恒電話/p>

（65669）郵箱：838922580@qq。com第三實驗樓322辦公室第一篇靜力學物理：萬物根本原理力學：力的作用下，研究物體的機械運動的規(guī)律機械運動：物體在空間的位置隨時間的變化，包括變形和流動靜力學：研究物體在力系作用下的平衡問題靜力學靜力學是研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡化）、建立各種力系的平衡條件的科學。1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個力的作用位置和方向，并畫出物體的受力圖。2、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系等效代替一個復雜力系。3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平衡條件，并應用這些條件解決靜力學實際問題。靜力學第一章靜力學基本概念和物體受力分析本章重點、難點⒈重點力、剛體、平衡和約束等概念。靜力學公理。柔性體約束、光滑接觸面約束、光滑鉸鏈約束的特征及約束反力的畫法。單個物體及物體系的受力分析。⒉難點約束的概念，光滑鉸鏈約束的特征。體系的受力分析。靜力學§1-1靜力學基本概念一剛體:絕對不變形的物體，或物體內任意兩點間的距離不改變的物體.(剛體靜力學)二平衡：物體相對慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運動.三力:物體間的相互機械作用.

(三要素?單位?)

集中力F,分布力載荷集度q

力是矢量,力是定位矢量.

力矢是自由矢量力系:作用在物體上的一群力.(F1F2F3…Fn)靜力學平衡力系:滿足平衡條件的力系等效力系:兩個力系作用于同一物體其效應相同力系的分類按作用線所在位置分為：平面力系空間力系按作用線相互關系分為:共線力系、平行力系、匯交力系、任意力系一個力和一個力系等效,稱這個力是這個力系的合力,而該力系中的各力是合力的分力靜力學§1-2靜力學公理公理1力的平行四邊形法則靜力學公理2二力平衡條件使剛體平衡的充分必要條件最簡單力系的平衡條件合力（合力的大小與方向）(矢量和)此公理表明了最簡單力系的簡化規(guī)律，是復雜力系簡化的基礎。靜力學公理3加減平衡力系原理推理1力的可傳性作用在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為大小、方向和作用線。

在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。推理2三力平衡匯交定理平衡時必與共線則三力必匯交O點，且共面。靜力學公理4作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時存在，同時消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個物體上。在畫物體受力圖時要注意此公理的應用。靜力學公理5剛化原理柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）反之不一定成立，因對剛體平衡的充分必要條件，對變形體是必要的但非充分的。剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡）靜力學約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。約束力：約束對非自由體的作用力。約束力大小——待定方向——與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點——接觸處§1-3

約束和約束力自由體：可以在空間自由運動的物體。非自由體：因受到周圍物體的阻礙，限制而不能做任意運動的物體靜力學工程常見的約束1、具有光滑接觸面（線、點）的約束（光滑接觸約束）靜力學光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用表示。靜力學2、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構成的約束柔索只能受拉力，又稱張力。用表示。靜力學柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。靜力學

3、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等）

（1）徑向軸承（向心軸承）

約束特點：軸在軸承孔內，軸為非自由體、軸承孔為約束．

約束力：當不計摩擦時，軸與孔在接觸處為光滑接觸約束——法向約束力．約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心．靜力學

當外界載荷不同時，接觸點會變，則約束力的大小與方向均有改變．可用二個通過軸心的正交分力表示。靜力學（2）光滑圓柱鉸鏈

約束特點：由兩個各穿孔的構件及圓柱銷釘組成，如剪刀．靜力學約束力：

光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合問題，與軸承一樣，可用兩個正交分力表示．其中

一般不必分析銷釘受力，當要分析時，必須把銷釘單獨取出．靜力學（3）固定鉸鏈支座

約束特點：

由上面構件1或2之一與地面或機架固定而成．

約束力：與圓柱鉸鏈相同

以上三種約束（徑向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈．靜力學4、其它類型約束（1）、滾動支座約束特點：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成。約束力：構件受到⊥光滑面的約束力。靜力學(2)、球鉸鏈約束特點：通過球與球殼將構件連接，構件可以繞球心任意轉動，但構件與球心不能有任何移動。約束力：當忽略摩擦時，球與球座亦是光滑約束問題。約束力通過接觸點，并指向球心，是一個不能預先確定的空間力。可用三個正交分力表示。（3）、止推軸承約束特點：止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制。約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束反力，亦有三個正交分力。靜力學（1）光滑面約束——法向約束力（2）柔索約束——張力（3）光滑鉸鏈——球鉸鏈——空間三正交分力止推軸承——空間三正交分力（4）滾動支座——⊥光滑面靜力學§1-4物體的受力分析和受力圖在受力圖上應畫出所有力，主動力和約束力（被動力）畫受力圖步驟：3、按約束性質畫出所有約束（被動）力1、取所要研究物體為研究對象（隔離體）畫出其簡圖2、畫出所有主動力靜力學例碾子重為，拉力為，處光滑接觸，畫出碾子的受力圖。解：畫出簡圖畫出主動力畫出約束力靜力學例屋架受均布風力（N/m），屋架重為，畫出屋架的受力圖。解：取屋架畫出主動力畫出約束力畫出簡圖例水平均質梁重為，電動機重為，不計桿的自重，畫出桿和梁的受力圖。圖(a)解：取桿，其為二力構件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)取梁，其受力圖如圖(c)若這樣畫，梁的受力圖又如何改動?桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？例不計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：右拱為二力構件，其受力圖如圖（b）所示取左拱AC,其受力圖如圖（c）所示系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示考慮到左拱在三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱的受力圖，如圖（e）所示此時整體受力圖如圖（f）所示討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）例不計自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出繩子、梯子左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖。圖(a)解：繩子受力圖如圖（b）所示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）所示靜力學[例]靜力學[例]畫出下列各構件的受力圖QAOBCDE靜力學QAOBCDE靜力學[例]畫出下列各構件的受力圖說明：三力平衡必匯交當三力平行時，在無限遠處匯交，它是一種特殊情況。靜力學[例]

尖點問題應去掉約束應去掉約束靜力學畫受力圖應注意的問題接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。⒉不要多畫力對于受力體所受的每一個力，都應能明確地⒈不要漏畫力除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，指出它是哪一個施力體施加的。要注意力是物體之間的相互機械作用。因此靜力學不要把箭頭方向畫錯。⒊不要畫錯力的方向⒋受力圖上不能再帶約束。

即受力圖一定要畫在分離體上。約束力的方向必須嚴格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的