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1、7-1试比较下列概念（1）物体与刚体刚体是指受力时假想不变形的物体。物体是指在受力分析中的对象，刚体是物体中一种。（2）静止与平衡静止是一个始终在原点（或原位置）运动的物体，我们把它叫做静止。平衡是指物体相对于某一参考系（通常是指地球）保持静止或作匀速运动的状态。（3）平衡力系与等效力系如果物体在一力系的作用下处于平衡状态，这样的力系称为平衡力系。两个力系对同一刚体的作用效应相同，可以相互替代时，称为等效力系。（4）主动力与约束力在研究对象所受的全部外力中，凡能主动引起物体运动或使物体有运动趋势的力称为主 动力（又称载荷或负荷）。而阻碍，限制研究对象运动得物体称为约束物，简称约束。约束作川在研
2、究对象（被约 束物上的力称为约束力（或被动力）（5）作用与反作用公理中的两个力与二力平衡公理中的两个力作用与反作用公理中：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在 一条直线上。二力平衡公理：受两力作用的刚体处于平衡状态的必要和充分条件是两力的大小相等、方向 相反、作用线相同。1、作用对象不同：作用力与反作用力同时分别作用在相互作用的两个物体上；而二平衡力 则是同时作用在同一物体上2、来源不同：作用力与反作用力分别产生在两个相互作用的物体上，而二力平衡则产生于 与其相互作用的另外两个物体。3、作用效果不同：作用力与反作用力的效果不能相互抵消，也不能彼此平衡；而二力平衡 的作用
3、效果可相互抵消彼此平衡。4、作用力与反作用力必是相同性质的力；而二平衡力则不一定是相同性质的力。5、作用力与反作用力总是成对出现，一个力消失或变化另一个力也就同时消失或变化；而 二平衡力则其中一个力消失或变化，并不影响其另一个力的存在，只是物体的平衡被破坏了。（6）物系的内力与外力解：物体系统中内部各物体之间的相互作用力则为内力，以整个物系为研究对象时，其所受 的为外力。（7）力矩与力偶力矩是用来度量力对刚体的转动效应的。用式子表示即：力F与矩心0到力F的力臂h的 乘枳F*h,用符号表示为Mo（F）或Mo力偶是作用在同一刚体上的一对等值、反向、不共线的平行力。=。 FAy-FBy=O故 FAy
4、=FBy=3000X乎N = 2598 AN 0故方向如图Fx =0 Fax-Fbx=O故 Fax=Fbx=F. sin 3O=3OOON x=150（W2约束处A受Fax=1500N. FAy=2598.1N及逆时针方向的力偶= 1458.8/Vm7-9图示棘轮机构中，与棘轮固定的鼓轮上受到一重力为W=32kN的重物的作 用棘轮由向心滑动轴承O支承，并受到棘爪AB的制动。几何尺寸如图所示， 不计摩擦和各各构件的自重，用平面一般力系的平衡条件求棘爪AB和轴承O 对棘轮的约束力。解：取轮为研究对象，作受力如图，取坐标系Axy,并取B为矩心，列平衡方程：Mb=O W*OM-Fx*OB=0Fx= （
5、W*OM）/OB=32*（300/2）/（400/2）kN =24 KnZFo.x=0 - FOx+Fbx=0 Fbx=- Fox=24kNEFy=O Foy-FBy-W=0 FOy= Ffjy+W取A点为矩心，列平衡方程Ma=O 150 Fbx-200 Fbv=0 Fb= 150 FBx/200=l 8 kNFoy= FBy+W=18 kN + 32 kN=50 kN所得结果均为正值，表示与假设方向相同B处的约束力若用合力表示时为Fb=（FBx2+FBy2）皿O的约束力若用合力表示时为Fo=（ F（*2+ Fy2）“7-10在例7-3的匀速提升工字钢梁的定滑轮装置中，若己知W=15KN,a=
6、45。, 0=15。，不计摩擦和各构件自重，试求：（1）人所需的拉力F3为多少？（2）定 滑轮支承O处的约束力为多少？（3）当角度a改变时以上两力是否变化？（4） 当角度0改变时，以上两力是否变化？7-11在例7.8的塔式起重机中，若己知条件均不变，试求：（1）空载时，要保 证机身不致向后（逆时针）翻倒，允许平衡重W的最大值为多少？（2）结合 例7.8的结论，说明起重机安全地工作，平衡重W应在什么范围内选取？解：（I）取起重机为研先对象，作用在它上面的力有主动力G、W、P以及轨道A、B处的 约束力Fa和Fb，并构成-个平行力系，空载时P二0,为了保证机身不致赂后翻，应满足 go。列平衡方程Ma
7、=0, -2G+6W+4Fb=0得当取Fb=0时，即得叱=竺爽KN = 733KNIlldA xxOO结合7-8的结论可知，要使得起重机安全地工作，平衡重W的范围应为7.5KNM 73.3KN(受力图请参看课本P182,图7-29)7-12如图所示，半径为R=lm,重为10 kN的 均质球O,放在墙面和杆AB之 间，杆的A端用钗链钗接，B端用水平绳索BC拉住，并知AB杆的长为l=5m, 它与墙面之间的夹角为a=30。，不计摩棵和绳索，杆件的自重，求绳索BC的拉 力。(提示：AE=OE*cot(a/2)解：如图所示，AB杆受到两个力Fbc和Feo，由它处于平衡状态可得FbcxAC=Feo xAE
8、AE=OExcot(a/2) AC=ABxcosaFbc= Feo xOExcot(a/2)：AC=WxsinaxOExcot(a/2)；(ABxcosa)=10xsin30x 1 xcot(30/2)-r(5xcos30)=4.3 kN7-13图示为活塞式发动机中的曲柄滑块机构。已知气 缸中燃料燃烧时产生的对活塞的推力F=400N,几何尺 寸如图，不计摩擦和各构件自重，求图示位置时，机构 能够克服作用在曲柄OA上的阻力偶矩M为多少？解：如图所示，对B点进行受力分析，将F分解成两个相互垂直的作用分力Fi、F2,其中R沿着杆BA。Fi = Fcosa对A点进行受力分析可知，A点受到杆BA的推力F
9、3,其中F3=Fi= Fcosa以O为支点对杆AO进行受力分析，有Mo=0,即 F3-LAo-sin0+M=O代入数据可得400Nx0.866x 141.4mx0.5+M=0所以 M =-24490.5 N-m(其中，cosa= (1 sina2) 1/2= 1- (100/200) 2 1/2=0.866sinO= cosZBAO=-(AB2+AO2-BO2) /2AB AO=20000/40()00=0.5)答：机构能够克服作用在曲柄OA上的阻力偶矩M的大小为 24490.5 N-m7-147-15图示构架由杆AC和刚架BC通过中间钗链C连接而成，且己知主动力F=5kN,主动力偶M=10k
10、N m,集合尺寸l=2m,杆和刚架的自重均忽略不计, 试求固定钗链A、B处的约束力。解：取杆AC为研究对象，作受力分析如下图设FAy、Fax和Fey、Fcx的方向与图中显示方向相同，以A点为矩心，由于-M 一/7 + 2/尸；、，=O气、.=5kN 玲= Fax - Fd = F ax F。 S 7, = 八，户+八=。F.y = o再以BC为研究对象，作出受力分析图如下以B为矩心，因为BC连线与水平线的夹角为45。，所以B到卢告的垂直距离都为21O5kN=% = 5kN=5kN尸与=S、. + 以=5kNFb =+ F* = 5kN8-1试比较下列概念(1) 零件的外力和内力零件的外力是指外
11、界物体或系统对零件施加的可以引起零件发生形变或者产生某种作 用效果的力。零件的内力是指外力作用引起的零件内部相连两部分之间的相斤作用力。(2) 零件的内力与静力学中物系的内力零件的内力：指由外力作用引起的零件内部相连两部分之间的相互作用力。 静力学中物系的内力：指物系中各组成部分之间的相互作用力。(4)应力与应变内力在截面上分布的密集程度(简称集度)在力学中称为应力，P=F 绝对变形与原长之比称为相对变形或线应变，简称应变，用，表示,(5) 伸长率6与线应变伸长率&材料在拉伸的过程中，当应力达到强度极限时，试件被拉断，设此时试件的长度 为1,原长lo,伸长率5=!Axl00%,它可用来定量表示
12、材料的塑性好坏。线应变：试件在拉伸的过程中，可测得时间的标距长度10相应伸长为h，12,，In.则h，12, .，、与10之差称为绝对变形，绝对变形与I。之比称为相对变形或线应变，简称 应变，用8表示。即护丘E(6) 比例阶段、屈服阶段、强化阶段、局部收缩阶段答：塑性材料的整个拉伸过程可以分为如下四个阶段：（1）正比例阶段 图中直线Oa阶段称为正比例阶段。这- 阶段材料的力学性能有两个特点：变形是可逆的， 即卸载后变形随之完全消失，这种变形称为弹性变形； 应力与应变成正比。（2）屈服阶段 在a点以后，曲线开始变弯，即应力和应 变不再保持正比例关系，且卸载后开始出现部分不可 逆的变形，这种将被永
13、久保留下来的变形成为塑性变 形。曲线到达s点出现近似水平的线段ss，这表明 此时应力的变化很小，而应变却显著增加，即材料暂 时丧失了抵抗变形的能力，这种现象称为屈服，这一 阶段（as）相应称为屈服阶段。（3）强化阶段 过了甘点后，材料又恢复了抵抗变形的能力，即需要增大应力才能 继续增加应变，直到b点时，应力达到最大值，这种现象称为强化，这一阶段（sb） 相应称为材料的强化阶段。（4）局部收缩阶段当应力达到强度极限时，试件某一部分的横截面将突然发生显 著的局部收缩，称为缩颈现象。到达c点时，试件被拉断。这一阶段（be）称 为局部收缩阶段。（7）弹性变形和塑性变形弹性变形：材料在受到外力作用时产生
14、变形或者尺寸的变化，而且变形是可逆的，即卸载后， 能够恢复的变形叫做弹性变形，即：受力物体的全部变形中在除去应力后能迅速回复的那部 分变形。塑性变形：工程材料及构件受载超过弹性变形范围之后将发生永久的变形，不可逆的，即卸 除载荷后将出现不可恢复的变形，这就是塑性变形。（8）强度指标：反映材料抗拉或抗压能力的大小。刚度指标（弹性指标）：反映材料抵抗弹性变形能力的大小。塑性指标：塑性是材料或物体受力时，当应力超过弹性极限后，应力与变形不再是线 性关系，产生残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。工程上一般以 延伸率或断面收缩率作为材料的塑性指标，通常以延伸率大于5%的材料 划分为塑性材料。韧性指标
15、：反映冲击载荷作用下，金属材料抵抗破坏的能力，其值以冲击韧度（加表 示，皿口越大，材料的韧性越好，在受到冲击时越不易断裂。（9）屈服现象、强化现象、缩颈现象屈服现象：材料暂时丧失了抵抗变形的能力，这种现象称为屈服。强化现象：材料恢复了抵抗变形的能力，需要增大应力才能继续增加应变，这种现象称为强 化。缩颈现象：当应力达到强度极限时，试件某一部分的横截面将突变发生显著的局部收缩，称 为缩颈现象。（12）正应力。与切应力I-对零件进行受力分析时，可用应力表示杆件的强度。正应力和切应力表示杆件在两种不 同受力方式下的强度。正应力。是杆的轴向拉伸和压缩的参数，指的是拉（压）杆横截面上 各点大小相同方向垂直于横截面的应力；切应力r是杆剪切与挤压的参数，它表示的是当剪 力F的方
