《工程力学电子教案第一章（全沅生周家泽主编）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程力学电子教案第一章（全沅生周家泽主编）（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 工程力学 课件 全沅生 周家泽 主编 主讲教师 谢忠华 第1篇 构件的受力分析及静力平衡计算 第1章 静力学基本概念与受力图 1 1 静力学基本概念 1 2 力的基本性质 1 3 约束与反约束力 1 4 物体的受力分析及受力图 第2章 平面力系的平衡 2 1 平面汇交力系的合成与平衡 2 2 力矩与平面力偶系的平衡 2 3 平面任意力系的平衡 2 4 物体系统的平衡 2 5 考虑摩擦时的平衡问题 第3章 空间力系的平衡 3 1 力在空间直角坐标轴上的投影 3 2 力对轴的矩 3 3 空间力系的平衡条件及平衡计算 3 4 空间力系问题的平面解法 3 5 物体重心和平面图形形心 第2篇 杆件的基
2、本变形及承载能力计算 第4章 拉伸与压缩 4 1 拉伸与压缩的概念 4 2 拉 压 杆的内力与截面法 4 3 拉 压 杆的应力 4 4 拉 压 杆的强度计算 4 5 拉 压 杆的变形计算 4 6 材料在拉伸或压缩时的力学性能 4 7 许用应力与安全系数 4 8 压杆稳定 第5章 剪切与挤压 5 1 工程中的连接杆 5 2 剪切与挤压的实用计算 5 3 计算实例 第6章 圆轴的扭转 6 1 扭转的概念 6 2 扭转的扭矩图 6 3 扭转时的应力与强度计算 6 4 扭转变形与刚度条件 第7章 弯曲 7 1 弯曲的概念 7 2 梁的内力及内力图 7 3 剪力 弯矩与载荷集度之间的微分关系 7 4 用
3、叠加法作梁的剪力图和弯矩图 7 5 弯曲的正应力 7 6 弯曲正应力强度条件及应用 7 7 弯曲切应力 7 8 提高梁的弯曲强度的主要措施 7 9 梁的变形与刚度条件 重点 绪论 本课程任务内容 本课程学习方法 本课程学习目的 重点 力的三要素 力的单位 第1篇 构件的受力分析及静力平衡计算 第1章 静力学基本概念与受力图 1 1 静力学基本概念 1 力的概念 力 物体之间的机械作用 力系 作用于物体上的一群力 力的三要素 力的大小 方向和作用点 作用线 力的表示方法 力是矢量 力的单位 力的单位为牛 顿 符号N 重点 平衡 平衡 力系 平衡 力 二力平衡公 理 2 刚体的概念 受力后不变形的
4、物体 刚体 3 平衡的概念 物体相对于地球静止或作匀速直线运动的状态 平衡 平衡是相对的 有条件的 暂时的 是物体运动的一种 特殊形式 刚体在一个力系作用下处于平衡状态时 此力系就是平衡力系 其中各力互为平衡力 1 2 力的基本性质 性质1 二力平衡公理 作用于同一 刚体上的两个力使刚体处于平衡状态的充分 必要条件是 这两个力大小相等 方向相反 重点 加减平衡力 系公理 力的可传性 原理 力的平行四 边形公理 且作用在同一直线上 符合二力平衡条件的刚体称为二力构件或二力杆 性质2 加减平衡力系公理 在已知力系上 加上或减 去任一平衡力系 不会改变原力系对刚体的作用效果 推论1 力的可传性原理
5、作用于刚体上的力 可沿其 作用线在刚体内滑动而不改变此力对刚体的作用效果 力的作用线 通过力的作用点 按力的方向所画的直线 注意 加上或减去平衡力系 或力沿作用线滑移 都不会 改变力对物体的外效应 但 会改变力对物体的内效应 性质3 力的平行四边形公理 作用于刚体上某点的两 个力 可以用一个合力来代替 合力的作用点即在该点 合 重点 力三角形 三力平衡汇 交定理 力的大小和方向有以这两个力为邻边所作的平行四边形的对 角线来确定 F1 F2 则 FR 此为矢量加法 合力FR等于原 来两力矢量之和 矢量式 FR F1 F2 ABCD为力的平行四边形 称F1 F2为合力FR的分力 或用上图中力三角形
6、表示 ABC为力三角形 推论2 三力平衡汇交定理 当刚体受同一平面内互不 平行的三个力作用而平衡时 此三力的作用线必交于一点 证明 F1 F2平移相交 合力FR与F3平衡 即二力在一直线上 F3必通过FR的作用点O 因而三力必汇交与一点 重点 作用与反作 用力定律 约束 约束反力 性质4 作用与反作用定律 两个物体的作用与反作用力 总是大小相等 方向相反 沿同一直线而分别作用在这两个 物体上 作用力与反作用力同时出现 同时消失 注意 作用力与反作用力不是一对平衡力 因为它们分别作 用在两个物体上 所以不能抵消 1 3 约束与约束反作用力 自由体 如果一个物体在空间不与其 他物体接触 则这个物体
7、可以在空间任意 运动而不受限制 约束 阻碍物体运动的周围物体 约束反力 约束限制物体运动 也改 重点 柔性约束 光滑接触面 约束 变物体的运动状态 对被约束物体所产生的力 总是与物体 的运动方向相反 1 柔性约束 绳 带 链条等 只能承受拉力 用FT表 示 2 光滑接触面约束 常见于车轮 与铁轨间的接触 齿轮间的啮合 轴 承中滚珠与滚道间的接触等 一般不 计摩擦 接触表面光滑或润滑良好 它不能限制物体沿切线方向的运 动 只能限制物体在 法线方向的运动 其 作用反力为Fn 重点 3 光滑铰链约束 两物体通过销钉连接 只能绕销钉作 转动 无其他相对运动 1 活动铰链支座 不能限制物体 切线方向的运
8、动 其约束反力Fn与支撑 面垂直 2 固定铰链约束 支座固定不动 构件绕销钉转动 不能移动 其约束反力垂直于销钉轴 线 由于方向无法确定 因而将约束 反力用互相垂直的分力FAx FAy表示 重点 熟记各种约 束和约束反 力 重点 熟记各种约 束和约束反 力 重点 1 4 物体的受力分析及受力图 受力图 要对工程构件进行受力平衡计算 首先要对所 确定的构件即研究对象进行受力分析 分析清楚研究对象所 受主动力和周围物体即约束 随之画出研究对象的轮廓 取 分离体 再在分离体上画出主动力及相应部位上的约束反 力 此图形即为受力图 例1 1 如图1 12 a 在墙上用 绳BC连接一小球 小球靠在光滑的墙
9、面 上 画出小球的受力图 解 以球为研究对象 受力如下 1 重力P 2 约束力 墙面光滑约束的约束反力FAx及绳子的柔性约束的约束反力 Fbc 按三力平衡汇交定理 此三力必交于球心O 重点 例1 2 如图1 13 a 水平梁AB在C处受力F的作用 A为固定铰链支座 B为活动铰链支座 画出梁AB的受力图 解 以梁AB为研究对象 分析其受力情况 1 主动力F 2 约束力 固定铰链支座A的约束反力FAx FAy 可以用 合力FA表示 活动铰链支座B的约束反力FB 由三力平衡汇交 定理 作三力延长线必汇交于D点 例1 3 如图1 14 a 所示三角支架中 A C处为固定 铰链 销钉B上挂有重量为P的重
10、物 画出销钉B的受力图 解 重点 物系 此图中各部件均处于平衡状态 由二力平衡原理知 AB BC均为二力杆 且前者受拉力FAB 后者后压力FBC 对铰 链B而言 受FAB FBC 和P作用 如图 e 即为其受力图 物系 由两个以上的构件组成一个整体的工程结构为物体系 统 简称物系 构件间有约束联系 组成一个能承受外力的 构件系统 重点 例1 4 三拱桥如图1 15 a 所示 由左右两半拱桥铰 接而成 在半拱AC上作用力F 画出半拱AC BC的受力图 解 两构件构成物系 BC为二力杆 C处受力如图 b A为固定铰链 受力如图 c 综合受力如图 d 例1 5 图1 16 a 为压榨机简图 它由杠杆
11、ABC 连 杆CD和滑块D组成 不计各构件自重及各处摩擦 画出各构 件受力图 解 重点 该机构受主动力F B处为固定铰链支座 C D均为销钉 固CD为二力杆 各构件摩擦为光滑摩擦 以杠杆ABC为研究对象 受主动力F及B C两处铰链的约 束反力 如图 b 二力杆CD 滑块D 机构的受力图分 别为 c d e 注意 在对物体系统进行受力分析时 系统外物体对物体系 统的作用力为外力 如图 e 所示 系统内各物体间相互作 重点 熟练掌握受 力分析和画 受力图的步 骤和方法 作业 1 3 1 6 用力为内力 对画系统受力图而言 只画外力 不画内力 归纳受力分析和画受力图步骤如下 1 对研究对象的约束进行分析 确定所受约束的性质 2 去掉约束 单独画出研究对象 称为分离体 要保持与原 来一致 3 在分离体上 先画主动力 再画约束反力 4 约束反力的方向应严格根据约束性质画出 5 画物系受力图时 物系内各物体间的相互作用力不用画出 画单个物体受力图时 各物体间的作用力与反作用力应等 值 反向 共线 用相同力的符号再加上标撇号表示
