工程力學(xué)課件65457

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1、第1章靜力學(xué)基本概念和物體受力分析工程力學(xué)第1章靜力學(xué)基本概念和物體受力分析靜力學(xué)——研究作用于物體上的力及其平衡的一般規(guī)律。平衡——是指物體相對(duì)于慣性參考系處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。工程上一般把慣性系固結(jié)在地球上，研究物體相對(duì)于地球的平衡問題。靜力學(xué)研究以下三個(gè)問題：一、物體的受力分析二、討論力系的簡化，三、建立力系的平衡條件。第1章靜力學(xué)基本概念和物體受力分析1.1靜力學(xué)基本概念1.2靜力學(xué)基本原理1.3約束和約束力受力分析本章目錄1.1靜力學(xué)基本概念1.1.1力的概念力系及分類力——是物體之間的相互機(jī)械作用。這種作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，以及使物體發(fā)生變形。變形效應(yīng)

2、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)力的三要素：?力的大小：表示物體間相互機(jī)械作用的強(qiáng)弱，用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況或物體變形大小來體現(xiàn)。?力的方向：靜止質(zhì)點(diǎn)受一個(gè)力作用，開始運(yùn)動(dòng)的方向即為力的方向。?力的作用點(diǎn)：表示物體相互作用的位置。力的單位為牛頓（N）或千牛頓（kN）。集中力與分布力力的圖示法A力是一個(gè)矢量。圖文并茂才能將力表達(dá)清楚。用有向線段來表示，線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)都表示作用點(diǎn)。1.1靜力學(xué)基本概念1.1.1力的概念力系及分類1.1.2力系與平衡力系力系——是指作用于物體上的一群力。平面力系空間力系共線力系匯交力系平行力系任意力系1.1靜力學(xué)基本概念力系力系10kN8kN9kN9kN力系中各個(gè)力稱為合力的

3、分力。如果一個(gè)力與一個(gè)力系等效，則該力稱為力系的合力。若使物體處于平衡狀態(tài)，作用在物體上的力系必須滿足一定的條件——力系的平衡條件。恰使物體處于平衡狀態(tài)的力系稱為平衡力系或：滿足平衡條件的力系稱為平衡力系。1.1.2力系與平衡力系1.1靜力學(xué)基本概念1.1.3剛體的概念剛體——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。理想化的靜力學(xué)力學(xué)模型1.1靜力學(xué)基本概念實(shí)際物體在力的作用下，都會(huì)產(chǎn)生程度不同的變形。工程實(shí)際中的構(gòu)件受力后的變形一般都很小，對(duì)討論力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)影響甚微，可以忽略不計(jì)，故抽象為剛體。這樣可使問題的研究大為簡化。在討論物體受力后的變形和破壞時(shí)，需要把物

4、體視為變形體。?力在坐標(biāo)軸上的投影與力沿軸的分解投影的絕對(duì)值＝分力的大小，分力的方向與坐標(biāo)軸一致時(shí)投影為正；反之，為負(fù)。分力：已知力F(作用點(diǎn)A)與坐標(biāo)軸x、y夾角為?，求力F在x、y軸上的投影。投影：Fyb’a’bFxa?yxBA1.1.4力的投影1.1靜力學(xué)基本概念Fyb’a’bFxa?yxBA分力的大小:Fx>0Fy>0Fx<0Fy>0Fx>0Fy<0Fx<0Fy<0yxO?已知力F在直角坐標(biāo)軸的投影Fx、Fy時(shí)，可求力。力的大小指向：方位：方向由上述討論可見：在直角坐標(biāo)系中，已知力可求投影，已知投影可求力。要準(zhǔn)確、迅速地求一個(gè)力在某個(gè)軸上的投影。投影符號(hào)可用定義或分力方向

5、確定。由Fx、Fy符號(hào)定。1.1.4力的投影1.1靜力學(xué)基本概念在平面問題中，力使物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向只有兩個(gè)，故用正負(fù)號(hào)表示轉(zhuǎn)向。因此平面問題中的力矩為代數(shù)量。規(guī)定：力使物體繞矩心作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，力矩為正；反之，為負(fù)。O——為矩心(轉(zhuǎn)動(dòng)中心)。BAOF1.1.5力矩的概念dd——為矩心到力作用線的距離，稱為力臂。理論上，力可以對(duì)任意點(diǎn)取矩。力矩單位:N.m或kN.m度量力使物體在平面內(nèi)繞一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。1.1靜力學(xué)基本概念力矩等于零的兩種情況：(1)力等于零。(2)力作用線過矩心。1.1.5力矩的概念1.1靜力學(xué)基本概念?補(bǔ)充：合力矩定理合力對(duì)平面內(nèi)任一點(diǎn)的矩，等于所有分力對(duì)該點(diǎn)的矩

6、的代數(shù)和。（證明略）常用合力矩定理求力矩。例：求P對(duì)矩形A、B、C、D四點(diǎn)的力矩。?PAbaDBC(a)b(b)aαDABCPPxPy解：（1）用定義式。dAdDdBMD(P)＝－Py?b＝－Psin??b利用合力矩定理，很容易求出P對(duì)各點(diǎn)的力矩。MB(P)＝Px?a＝Pcos??aMC(P)＝0（2）將力P沿矩形的兩邊分解：Px＝Pcos?MA(P)＝Px?a－Py?b＝Pcos??a－Psin??bPy＝Psin?1.1.5力矩的概念1.1靜力學(xué)基本概念1.1靜力學(xué)基本概念攻絲PP絲錐實(shí)例：由大小相等、方向相反且不共線的兩個(gè)平行力組成的力系，稱為力偶。記作（F，F(xiàn)′）。力偶臂

7、d：兩力作用線之間的距離。力偶作用面：兩力所在的平面。d定義：F'FAB轉(zhuǎn)向器FF'1.1.6力偶的概念及性質(zhì)符號(hào)規(guī)定：力偶使物體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取正；反之，取負(fù)。力偶只能使物體在力偶作用面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力偶矩來度量。平面力偶矩為代數(shù)量，單位：N·m或kN·m力偶矩定義式m(F,F')＝m=±FddF'FAB1.1靜力學(xué)基本概念1.1.6力偶的概念及性質(zhì)m3＝－40?5sin30?＝－100kNmm1＝60kNmm2＝－20?3sin60?＝－51.96kNm1m60kN60kN