工程力學(靜力學與材料力學)(第2版)教學課件第1章-靜力學基礎(chǔ)

第一章靜力學基礎(chǔ)§1

靜力學基本概念§2

工程力學簡介§3

約束與約束力§4

幾種典型約束§5

受力圖1§1

靜力學基本概念力的定義：物體間的相互機械作用。力的作用效應

內(nèi)效應:物體的形狀或尺寸發(fā)生改變即變形。外效應:物體運動狀態(tài)發(fā)生改變。力的三要素

力的大小、方向與作用點力是矢量,一般用黑體字表示,其模用白體字表示力的概念大?。合嗷C械作用的強度方向：力的作用方位與指向作用點：力的作用部位2剛體平衡

力作用下形狀與尺寸均不改變的物體，稱為剛體。

如果物體的變形不大，或變形對于所研究的問題影響不大，即可將物體抽象為剛體。

物體相對于地面（慣性參考系）處于靜止或作勻速直線遠動的狀態(tài)，稱為平衡。它是物體遠動的一種特殊形式。

等效力系:對同一剛體產(chǎn)生相同作用效應的兩力系力系定義：作用在同一物體上的一組力合力與分力:

與一個力系等效的力，稱之為合力，而該力系各力則為該合力的分力力系3平衡力系:作用于剛體并使其保持平衡的力系力系簡化:

將作用在剛體上的復雜力系替換為與其等效的簡單力系的過程力系(續(xù))平面與空間力系:各力作用線均位于同一平面的力系稱為平面力系，否則稱為空間力系匯交與平行力系:各力作用線匯交于同一點的力系稱為匯交力系,各力作用線互相平行的力系稱為平行力系力偶系:作用在同一物體上的一組力偶4§2

工程力學簡介靜力學

研究物體（主要是剛體）平衡規(guī)律的科學,包括物體受力分析、力系簡化與力系的平衡條件。

工程力學包括靜力學與材料力學兩部分。材料力學

研究工程零構(gòu)件（主要是桿件）的變形與失效規(guī)律的科學,包括強度失效、剛度失效與穩(wěn)定性失效。強度失效-破壞;剛度失效-變形過大;穩(wěn)定性失效-喪失原有平衡形式。

工程力學主要研究工程零構(gòu)件的受力、強度、剛度與穩(wěn)定性的基本理論與分析方法。5§3

約束與約束力自由體：可以在空間自由運動的物體非自由體：某些方向的位移受到限制的物體6約束：使非自由體某些位移受到一定限制的條件。約束體：對非自由體構(gòu)成約束的物體。列車是非自由體鐵軌是約束體約束力：約束體作用于非自由體的力。

約束力的方向，與所約束位移的方向相反。鐵軌作用在車輪上的力是約束力主動力：作用在物體上的非約束力。作用在列車上的重力是主動力7§4

幾種典型約束柔索，光滑面，圓柱狀鉸鏈，球狀鉸鏈，鏈桿，固定端柔索約束：限制物體沿柔索伸長方向的位移。繩索、鏈條與膠帶等柔性帶狀物,不抗壓,不抗彎約束力：沿柔索中心線、指向背離所連接物體的拉力8摩擦力可忽略不計的面約束，稱為光滑面約束。光滑面約束約束：限制物體接觸點沿公法線且指向約束方向的位移

約束力：沿公法線方向指向被約束的物體9光滑圓柱類鉸鏈1.鉸鏈物體間圓柱形孔銷連接,簡稱鉸鏈,摩擦力一般忽略不計.

約束：限制物體受約束處垂直銷釘軸線方位的線位移約束力：作用線通過且垂直銷釘軸線的力F,也可用互垂分力Fx與Fy表示10光滑圓柱類鉸鏈2.固定鉸支將鉸鏈用于物體與支承物之間構(gòu)成的約束,稱為固定鉸鏈支座,簡稱固定鉸支。約束：限制物體受約束處垂直銷釘軸線方位的線位移約束力：作用線通過且垂直銷釘軸線的力，也可用互垂分力Fx與Fy表示11光滑圓柱類鉸鏈3.活動鉸支

可沿固定支承平面滾動的鉸鏈支座，稱為活動鉸鏈支座，簡稱活動鉸支。

約束：僅限制物體受約束處垂直于支承平面的線位移約束力：作用線垂直于支承平面并指向被連接物12光滑圓柱類鉸鏈4.徑向軸承5.止推軸承13光滑球鉸鏈由光滑球與球窩構(gòu)成的約束,稱為球鉸。約束：限制球心在三維空間任意方向的線位移約束力：約束力通過球心,并可指向空間任一方向，通常用過球心的三個互垂分力Fx，F(xiàn)y與Fz表示

14鏈桿約束兩端均為光滑鉸鏈的剛性連接桿，稱為鏈桿。

約束：兩端鉸鏈中心沿其連線方位無相對線位移約束力：作用在兩鉸鏈上的力，沿鉸鏈連線，等值、反向。

鏈桿本身重量一般忽略不計,所以屬于二力桿,可以是直桿或曲桿。

僅承受兩個力且處于平衡狀態(tài)的構(gòu)件，稱為二力構(gòu)件或二力桿。二力作用下的剛體，平衡的必要充分條件是二力等值、反向與共線，稱為二力平衡原理。15§5

受力圖

1.將圓輪單獨畫出。實例分析

圖示重為W的圓輪，A點由繩AB系住，D點靠在光滑曲面上。試問圓輪受哪些力。2.

重心C，作用重力W，主動力。3.連接點A，繩索約束，拉力FA，沿繩索AB

。4.

接觸點D，光滑面約束，壓力FD，沿公法線。161.選擇研究對象，并畫其分離體圖；表示分離體及其上所受全部主動力與約束力的簡圖，稱為受力圖。

為了研究平衡或運動被選擇的物體，稱為研究對象。解除約束后的物體，稱為分離體。受力分析的幾個概念畫受力圖的步驟與要點2.在分離體上，畫作用其上的主動力；

3.在分離體的每個被約束處，畫相應約束力。

17剛體系受力圖經(jīng)適當連接由若干剛體組成的系統(tǒng)，稱為剛體系。

由系外物體作用于系內(nèi)剛體上的力,稱為外力；系內(nèi)剛體間的相互作用力,稱為內(nèi)力，內(nèi)力總是成對出現(xiàn)。

圖示結(jié)構(gòu)，由桿AC，BC與DE組成,各桿重量忽略不計