《力學(xué)6剛體》課件

《力學(xué)6剛體》ppt課件contents目錄剛體概述剛體的力系平衡剛體的動(dòng)力學(xué)剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)剛體的彈性力學(xué)剛體的振動(dòng)與波動(dòng)CHAPTER01剛體概述剛體是指在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變的物體。剛體的定義剛體的特性剛體的應(yīng)用剛體具有不可形變性和質(zhì)點(diǎn)之間的距離不變性。剛體在工程、物理、天文等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如衛(wèi)星軌道計(jì)算、橋梁設(shè)計(jì)等。030201剛體的定義與特性固定剛體是指其質(zhì)點(diǎn)之間的相對(duì)位置始終保持不變的剛體，如建筑物的固定部分。固定剛體可動(dòng)剛體是指其質(zhì)點(diǎn)之間的相對(duì)位置可以改變的剛體，如汽車、飛機(jī)等?？蓜?dòng)剛體理想剛體是指忽略摩擦、阻力和重力的剛體，是理論力學(xué)中的一種理想模型。理想剛體剛體的分類平動(dòng)是指剛體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其上任意兩點(diǎn)始終保持同一直線上的運(yùn)動(dòng)。平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)是指剛體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其上任意兩點(diǎn)繞某一點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)是指剛體的運(yùn)動(dòng)形式同時(shí)包含平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。復(fù)合運(yùn)動(dòng)剛體的運(yùn)動(dòng)形式CHAPTER02剛體的力系平衡任意力系既非匯交也非平行的力系。平行力系所有力的作用線都在同一平面內(nèi)且相互平行的力系。匯交力系所有力的作用線都匯交于一點(diǎn)的力系。力系由作用在剛體上的多個(gè)力組成的集合。分類根據(jù)力的作用線與剛體的相對(duì)位置，可將力系分為匯交力系、平行力系和任意力系。力系的概念與分類剛體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。平衡狀態(tài)對(duì)于任意力系，若存在一組力（稱為平衡力系），使得該力系與原力系等效，即原力系產(chǎn)生的位移和轉(zhuǎn)矩等于平衡力系產(chǎn)生的位移和轉(zhuǎn)矩，則剛體平衡。平衡條件根據(jù)平衡條件，可以建立三個(gè)平衡方程，分別表示力在x、y、z軸上的投影和力矩平衡。平衡方程剛體的力系平衡條件分布力系作用在剛體上的分布力組成的力系，其合力為零，且合力矩不為零。重心剛體重心是剛體質(zhì)量分布的等效點(diǎn)，也是剛體慣性力的作用點(diǎn)。重心計(jì)算通過(guò)計(jì)算分布力系合力為零的約束反力和合力矩，可以求得剛體重心位置。剛體的重心與分布力系CHAPTER03剛體的動(dòng)力學(xué)剛體的質(zhì)量與速度的乘積，表示剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖量。動(dòng)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度的乘積，表示剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的沖量矩。動(dòng)量矩剛體的動(dòng)量與動(dòng)量矩剛體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，與剛體的質(zhì)量和速度平方成正比。動(dòng)能剛體由于位置而具有的能量，如重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能等。勢(shì)能剛體的動(dòng)能與勢(shì)能

剛體的動(dòng)力學(xué)方程牛頓第二定律F=ma，描述了力與加速度之間的關(guān)系。動(dòng)量定理FΔt=mΔv，描述了力在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)剛體的沖量與動(dòng)量的變化之間的關(guān)系。角動(dòng)量定理L=Iω，描述了力矩在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)剛體的角動(dòng)量與角速度之間的關(guān)系。CHAPTER04剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)剛體在空間中的平動(dòng)是指剛體的所有點(diǎn)都以相同的速度和方向運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。平動(dòng)中，剛體的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條直線。剛體在空間中的轉(zhuǎn)動(dòng)是指剛體的所有點(diǎn)都繞著某一定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，這個(gè)定點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)動(dòng)中心。轉(zhuǎn)動(dòng)中，剛體的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓或一個(gè)圓弧。剛體的平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的平動(dòng)角速度描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量，單位為弧度/秒。角速度的大小等于剛體在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。角加速度描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)加速度的物理量，單位為弧度/秒2。角加速度的大小等于剛體在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度的變化率。剛體的角速度與角加速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)描述兩個(gè)剛體之間的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物理量。相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)相對(duì)位置和相對(duì)速度來(lái)描述。絕對(duì)運(yùn)動(dòng)描述一個(gè)剛體相對(duì)于固定參考系的位置和運(yùn)動(dòng)的物理量。絕對(duì)運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)絕對(duì)位置和絕對(duì)速度來(lái)描述。剛體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與絕對(duì)運(yùn)動(dòng)CHAPTER05剛體的彈性力學(xué)研究物體在外力作用下的變形和內(nèi)力的學(xué)科。彈性力學(xué)物體受到外力作用時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致物體形狀和尺寸發(fā)生變化，這種變化稱為應(yīng)變。應(yīng)力和應(yīng)變描述材料抵抗變形能力的物理量，不同材料的彈性模量不同。彈性模量彈性力學(xué)的基本概念幾何方程描述物體變形后形狀和尺寸變化的方程，根據(jù)應(yīng)變和位移的關(guān)系建立。本構(gòu)方程描述應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的方程，根據(jù)材料的物理性質(zhì)建立。平衡方程描述物體受力平衡的方程，根據(jù)力的平衡條件建立。彈性力學(xué)的基本方程03機(jī)械零件設(shè)計(jì)利用彈性力學(xué)原理，分析機(jī)械零件在不同工況下的變形和應(yīng)力分布，提高零件的可靠性和壽命。01橋梁設(shè)計(jì)利用彈性力學(xué)原理，計(jì)算橋梁在不同載荷下的變形和內(nèi)力，確保橋梁的安全性和穩(wěn)定性。02建筑結(jié)構(gòu)分析利用彈性力學(xué)原理，分析建筑結(jié)構(gòu)的受力情況和穩(wěn)定性，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。彈性力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例CHAPTER06剛體的振動(dòng)與波動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)描述剛體在平衡位置附近做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物理模型。振動(dòng)周期剛體完成一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間，與振幅、角頻率等參數(shù)有關(guān)。振動(dòng)能量剛體在振動(dòng)過(guò)程中所具有的能量，包括動(dòng)能和勢(shì)能，二者相互轉(zhuǎn)化。剛體的振動(dòng)原理波速與波長(zhǎng)波速由介質(zhì)性質(zhì)決定，波長(zhǎng)是波動(dòng)傳播方向上相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）之間的距離。波動(dòng)能量介質(zhì)在波動(dòng)過(guò)程中所具有的能量，與波振幅、頻率等參數(shù)有關(guān)。波動(dòng)傳播剛體振動(dòng)狀態(tài)通過(guò)介質(zhì)傳播，形成波動(dòng)。剛體的波動(dòng)原理剛體的振動(dòng)與波動(dòng)在機(jī)械工程中有著廣泛的應(yīng)用，如減震器設(shè)計(jì)、振動(dòng)篩分等。機(jī)械工程飛機(jī)和火箭等航空航天器的結(jié)