第一章靜力學(xué)基本概念與物體受力分析

習(xí)會(huì)峰電話mail:scutxhf@163.com工程力學(xué)

本專業(yè)主要培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要，具有高分子材料與工程專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，了解材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，掌握高分子材料的化學(xué)組成、合成制備、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系和加工應(yīng)用等全面知識(shí)的高級(jí)技術(shù)人才。學(xué)生畢業(yè)后可到高分子材料合成與加工、復(fù)合材料和塑料制品等企業(yè)以及研究單位從事塑料、橡膠、涂料、粘合劑、復(fù)合材料的合成、加工、應(yīng)用、生產(chǎn)技術(shù)管理和市場開發(fā)等工作，也可到高等院校從事教學(xué)、科研工作。

高分子材料與工程（本科）油氣儲(chǔ)運(yùn)工程：本專業(yè)主要培養(yǎng)具有油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理能力的高級(jí)工程技術(shù)人才。畢業(yè)生可到國家與省、市發(fā)展計(jì)劃部門、交通運(yùn)輸規(guī)劃部門與設(shè)計(jì)部門、石油石化企業(yè)與城市燃?xì)馄髽I(yè)等從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程的規(guī)劃、勘查設(shè)計(jì)、施工項(xiàng)目管理和研究、油品應(yīng)用、石油營銷及管理等工作。主要課程：工程制圖、工程力學(xué)、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、泵與壓縮機(jī)、石油化學(xué)、油氣質(zhì)量檢驗(yàn)、石油商品學(xué)、輸油管道設(shè)計(jì)與管理、油庫設(shè)計(jì)與管理、油氣儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)與管理、燃?xì)廨斉?、?chǔ)運(yùn)工程施工技術(shù)與管理、油氣儲(chǔ)運(yùn)工程自動(dòng)化、成品油市場營銷等。工程力學(xué)在力學(xué)領(lǐng)域中的地位

15世紀(jì)，力學(xué)就從物理學(xué)中獨(dú)立出來．力學(xué)一般力學(xué)理論力學(xué)(狹義的)分析力學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)理論等．

材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等

水力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、多相流體力學(xué)、滲流力學(xué)工程力學(xué)是基礎(chǔ)力學(xué)的重要組成部分

緒論固體力學(xué)流體力學(xué)工程力學(xué)的研究內(nèi)容工程力學(xué)靜力學(xué)（屬于理論力學(xué)一部分）材料力學(xué)其中，靜力學(xué)是材料力學(xué)的基礎(chǔ)。緒論

一、靜力學(xué)的研究對(duì)象和研究內(nèi)容理論力學(xué)：是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的一門學(xué)科。靜力學(xué)是理論力學(xué)的一部分。－機(jī)械運(yùn)動(dòng)：是物體在空間的位置隨時(shí)間的變化。－物體：速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體。第一篇靜力學(xué)緒論靜力學(xué)：運(yùn)動(dòng)學(xué)：動(dòng)力學(xué)：研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律，同時(shí)也研究力的一般性質(zhì)和力系的簡化方法等。研究物體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)，而不研究引起物體運(yùn)動(dòng)的原因。研究受力物體的運(yùn)動(dòng)變化與作用力之間的關(guān)系。理論力學(xué)的研究內(nèi)容靜力學(xué)研究對(duì)象

靜止物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。靜力學(xué)研究內(nèi)容物體的受力分析力系簡化力系平衡條件靜力學(xué)一.力和力學(xué)的概念1．定義：力是物體間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與形狀發(fā)生變化。力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)FO力是矢量。矢量的長度表示為力的大小。矢量的方向表示為力的方向。矢量的始端表示為力的作用點(diǎn)，（矢量所沿直線表示為力的作用線）?！?-1靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)４.力的單位：牛(N)、千牛(kN) ５.力的效應(yīng)：

①外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)效應(yīng)）：使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變。

②內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng))：使物體的形狀發(fā)生變化。3.力的表示：用粗體F

表示力的矢量；靜力學(xué)力系：作用在物體上的一群力。平面力系：力作用線在同一平面的力系?？臻g力系：力作用線不在同一平面的力系。二.剛體：指物體在力的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.注：就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。是一個(gè)理想化的力學(xué)模型。靜力學(xué)其中，靜力學(xué)研究的主要物體是剛體。靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。三.平衡：指物體相對(duì)慣性參考系靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)?！?-1靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)公理1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?qū)傮w平衡的充分必要條件，對(duì)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）

變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。靜力學(xué)

作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是：

大小相等

|F1

|=|F2

|

方向相反

F1

=–F2

作用線共線，

作用于同一個(gè)剛體上。公理2二力平衡條件

靜力學(xué)靜力學(xué)說明：①對(duì)剛體來說，上面的條件是充要的。③二力體：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力體。②對(duì)變形體來說，上面的條件只是必要條件(或多體中)二力桿靜力學(xué)約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力?！?-2約束與約束反力一、概念自由體：位移不受限制的物體叫自由體。非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體稱為約束。①大小常常是未知的；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；③作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束反力特點(diǎn)：GGN1N2靜力學(xué)約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體1.光滑支承面(光滑指摩擦不計(jì))PNNPNANB靜力學(xué)2.柔索（由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束）S1S'1S'2S2繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。PPT靜力學(xué)柔索只能受拉力，又稱張力.用表示．靜力學(xué)3、光滑鉸鏈約束（向心軸承、圓柱形鉸鏈、固定鉸鏈支座等）（1）向心軸承（徑向軸承）主動(dòng)力未確定時(shí)，約束力的方向預(yù)先不能確定。然而，無論約束力朝向何方，它的作用線必垂直于軸線并通過軸心?？捎枚€(gè)通過軸心的正交分力表示．靜力學(xué)（2）圓柱鉸鏈（鉸鏈）約束特點(diǎn)：由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀．靜力學(xué)（3）固定鉸鏈支座（固定鉸支）約束力：與圓柱鉸鏈相同向心軸承，鉸鏈，固定鉸鏈支座都稱為光滑鉸鏈。光滑鉸鏈特點(diǎn)：只限制兩物體徑向的相對(duì)位移，不限制兩物體繞鉸鏈中心的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)及沿軸向的位移。4、其它約束（1）滾動(dòng)支座(輥軸支座)約束特點(diǎn)：在固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成．構(gòu)件受到⊥光滑面的約束力．靜力學(xué)靜力學(xué)(2)球鉸鏈通過圓球和球殼將兩個(gè)構(gòu)件連接在一起的約束稱為球鉸鏈。約束力通過接觸點(diǎn),并指向球心,是一個(gè)不能預(yù)先確定的空間力.可用三個(gè)正交分力表示．靜力學(xué)（3）止推軸承約束特點(diǎn)：止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸向的位移限制．約束力：比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束反力，亦有三個(gè)正交分力．靜力學(xué)§1-3物體的受力分析和受力圖在工程實(shí)際中為了求出未知約束力，首先要確定構(gòu)件受了幾個(gè)力，每個(gè)力的作用位置和力的作用方向，這個(gè)分析過程稱為物體的受力分析。物體上受的力可分為兩類：主動(dòng)力，如重力,風(fēng)力,氣體壓力等。被動(dòng)力，即約束反力。為了清晰表示物體受力情況，我們把需要研究的物體（稱為受力體）從周圍物體（施力體）中分離出來，單獨(dú)畫出它的受力圖，這個(gè)步驟叫做取研究對(duì)象或取分離體。然后，把施力物體對(duì)研究對(duì)象的作用力全部畫出來，表示物體受力情況，稱為受力圖。靜力學(xué)畫物體受力圖主要步驟為：①選研究對(duì)象；②畫上主動(dòng)力；