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《工程力學(xué)第1章課件》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第一篇工程靜力學(xué)工程力學(xué)(1)第一篇工程靜力學(xué)本篇主要研究三方面問題:物體的受力分析;力系的等效簡(jiǎn)化;力系的平衡條件及其應(yīng)用。工程靜力學(xué)(statics)的理論和方法不僅是工程構(gòu)件靜力設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),而且在解決許多工程技術(shù)問題中有著廣泛應(yīng)用。第一篇工程靜力學(xué)第1章靜力學(xué)基礎(chǔ)第1章靜力學(xué)基礎(chǔ)本章主要介紹靜力學(xué)模型—物體的模型、連接與接觸方式的模型、載荷與力的模型,同時(shí)介紹物體受力分析的基本方法。?力和力矩?力偶及其性質(zhì)?約束與約束力?平衡的概念?受力分析方法與過程?結(jié)論與討論返回總目錄第1章靜力學(xué)基礎(chǔ)4.力的單位:國(guó)際單位制:牛頓(N)千牛頓
2、(kN)力的概念1.定義:力是物體間的相互機(jī)械作用,這種作用可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或使物體變形。2.力的效應(yīng):①運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng))②變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。3.力的三要素:大小,方向,作用點(diǎn)AFAF第1章靜力學(xué)基礎(chǔ)?力和力矩?集中力和分布力物體受力一般是通過物體間直接或間接接觸進(jìn)行的。接觸處多數(shù)情況下不是一個(gè)點(diǎn),而是具有一定尺寸的面積。因此無論是施力體還是受力體,其接觸處所受的力都是作用在接觸面積上的分布力(distributedforce)。在很多情形下,這種分布力比較復(fù)雜。例如,人之腳掌對(duì)地面的作用力以及腳掌上各點(diǎn)處受到的地面支撐力都是
3、不均勻的。?力和力矩?集中力和分布力當(dāng)分布力作用面積很小時(shí),為了分析計(jì)算方便起見,可以將分布力簡(jiǎn)化為作用于一點(diǎn)的合力,稱為集中力(concentratedforce)。例如,靜止的汽車通過輪胎作用在橋面上的力,當(dāng)輪胎與橋面接觸面積較小時(shí),即可視為集中力;而橋面施加在橋梁上的力則為分布力。F1F2q?力和力矩?集中力和分布力直接接觸的物體,通過接觸表面的相互作用。如物體間壓力等。表面力分布作用在接觸面上。表面力非直接接觸物體間的相互作用。如物體重力、慣性力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等。體積力分布作用在物體整個(gè)體積內(nèi),與質(zhì)量有關(guān)。體積力?力的可傳性推
4、論Ⅰ:力的可傳性原理(principleoftransmissibilityofaforce)作用于剛體上的力可沿其作用線滑移至剛體內(nèi)任意點(diǎn)而不改變力對(duì)剛體的作用效應(yīng)。FF推論表明,對(duì)于剛體,力的三要素(threeelementsofaforce)變?yōu)椋毫Φ拇笮 ⒎较蚝妥饔镁€。可沿方位線滑動(dòng)的矢量稱為滑動(dòng)矢量(slidingvector)。作用于剛體上的力是滑動(dòng)矢量。①是代數(shù)量。當(dāng)F=0或d=0時(shí),=0。③是影響轉(zhuǎn)動(dòng)的獨(dú)立因素。⑤=2⊿AOB=F?d,2倍⊿形面積。力對(duì)物體可以產(chǎn)生移動(dòng)效應(yīng)--取決于力的大小、方向轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)--取決于力矩的
5、大小、方向-+1、力對(duì)點(diǎn)的矩說明:②F↑,d↑轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)明顯。④單位N?m力系的概念力系——作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系——對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下,能和一個(gè)力系等效的一個(gè)力。力系可分為:平面匯交(共點(diǎn))力系,平面平行力系,平面力偶系,平面任意力系;空間匯交(共點(diǎn))力系,空間平行力系,空間力偶系,空間任意力系定理:平面力系的合力對(duì)平面內(nèi)任一點(diǎn)的矩,等于所有各分力對(duì)同一點(diǎn)的矩的代數(shù)和即:合力矩定理[例]已知:如圖F、Q、l,求:和解:①用力對(duì)點(diǎn)的矩法②應(yīng)用合力矩定
6、理力偶的定義F2F1r1r2rBA大小相等,方向相反,不共線的兩個(gè)力所組成的力系,稱為力偶(couple)。?力偶與力偶系力偶實(shí)例F1F2F1=-F2?力偶與力偶系二力作用線之間的垂直距離-力偶臂(armofacouple)。力偶的作用面與力偶臂F1F2二力所在平面-力偶作用面(actingplaneofacouple)。?力偶與力偶系力偶矩矢量力偶對(duì)O點(diǎn)之矩等于這個(gè)力系中的兩個(gè)力對(duì)該點(diǎn)之矩之和.?力偶與力偶系?力偶與力偶系?力偶的性質(zhì)特點(diǎn)二:力偶對(duì)剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)只與力偶矩矢量有關(guān).力偶的性質(zhì)特點(diǎn)一:力偶無合力.?力偶與力偶系關(guān)于力偶性
7、質(zhì)的推論只要保持力偶矩矢量不變,力偶可在作用面內(nèi)任意移動(dòng),其對(duì)剛體的作用效果不變。FF′FF′?力偶與力偶系關(guān)于力偶性質(zhì)的推論只要保持力偶矩矢量不變,力偶可在作用面內(nèi)任意移動(dòng),其對(duì)剛體的作用效果不變。FF′FF′?力偶與力偶系關(guān)于力偶性質(zhì)的推論保持力偶矩矢量不變,分別改變力和力偶臂大小,其作用效果不變。FF′F/2F′/2?力偶與力偶系關(guān)于力偶性質(zhì)的推論只要保持力偶矩矢量大小和方向不變,力偶可在與其作用面平行的平面內(nèi)移動(dòng)。M=Fdk?力偶與力偶系?關(guān)于力偶性質(zhì)推論的應(yīng)用限制?關(guān)于力偶性質(zhì)推論的應(yīng)用限制?關(guān)于力偶性質(zhì)及其推論,在力系簡(jiǎn)化以
8、及平衡問題研究中都是非常重要的。但是,這些推論僅適用于剛體。將其應(yīng)用于變形體時(shí)則有一定的限制。?關(guān)于力偶性質(zhì)推論的應(yīng)用限制彎曲力偶作用在自由端時(shí),全梁發(fā)生彎曲變形。彎曲力偶移至中間時(shí),梁只有左端發(fā)生彎曲變形