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工程管理课件工程力学陈学光2007年9月工程力学绪论：理论力学的研究对象与内容2理论力学的研究方法4力学的发展情况简介31理论力学的任务33工程力学第一节力学的发展情况简介:1.1公元前300年，阿基米德的“静力学”和欧几里得的“几何学”为早期力学的发展奠定了基础：1.217世纪牛顿的三大运动定律支撑了古典力学体系：1.318世纪到19世纪，在深度方面，力学借助广义相对论向量子力学、波动力学等发展，广度方面，不同介质的刚体力学、弹性力学、流体力学和气动力学等发展：1.420世纪，量子力学与相对论力学得到较快发展。工程力学第二节理论力学的研究内容:2.1理论力学所研究的内容是以牛顿三大定律为基础的古典力学（宏观物体的运动速度小于光速－3×105km/s）：2.2理论力学包括：静力学、运动学和动力学：2.3静力学研究物体平衡时作用力之间的关系；运动学研究物体运动的几何性质，而不考虑作用于物体上的力；动力学研究作用于物体上的力与运动变化之间的关系：工程力学第三节理论力学的任务:3.1理论力学是自然科学和工程技术的理论基础之一：3.2是材料力学、机械原理、机械设计、结构力学、弹性力学和流体力学的基础课程：3.3理论力学旨在帮助培养对工程实际问题具有抽象、简化和分析的能力：工程力学第四节理论力学的研究方法:3.1抽象化的方法：3.2从公理和实验规律出发，应用演绎的方法（以数学为工具），推导出各种形式的定理和结论：3.3理论联系实际的研究方法：工程力学第一章静力学的基本概念和受力分析：静力学公理2物体的受力分析与受力图4力的概念31约束与约束反力33工程力学第一节力的概念:1.1力与运动及物体是分不开，通过力的作用效应，来认识力的性质和规律。力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态：1.2力使物体的运动状态发生变化的效应，称为力的外效应（运动）：力使物体发生变形的效应，为力的内效应。理论力学只研究力的外效应（假定为刚体），而材料力学才研究力的内效应。1.3力的三要素：大小、方向和作用点：工程力学第二节静力学公理:2.1公理一：二力平衡公理：作用于刚体上的二力平衡的充要条件是二力大小相等、方向相反，且沿同一直线：2.2公理二：加减平衡力系公理：在作用于刚体的任意力系上，加或减任平衡力系，并不改变力系对刚体的作用效应。2.3公理三：力的平行四边形公理：作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点任在该点，合力的大小和方向为这两个力为边所做的平行四边形的对角线：2.4公理四：作用与反作用公理：两物体间相互作用的力，总是大小相等，方向相反、沿同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上；2.5公理五：刚化原理：变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。工程力学第三节约束与约束反力:3.1柔性体约束：只能为拉力而非压力：3.2光滑面约束：两物体接触面的摩擦力很小，接触面是光滑的。3.3固定铰链约束：将构件与固定支座在连接处钻上圆孔，再用销钉串连起来：3.4辊轴约束：铰链支座用几个辊轴支撑在光滑平面上，就成为辊轴支座，也称为可动铰支座；3.5轴承约束：在受力上与固定铰链约束或增加弯矩约束。移动铰支座固定铰支座滑动铰支座固定支座工程力学第四节物体的受力分析与受力图:4.1以非自由体的平衡为前提假设：4.2考虑平衡时，分析物体的主动力和约束反力。。ABPC工程力学第四节物体的受力分析与受力图:4.1以非自由体的平衡为前提假设：4.2考虑平衡时，分析物体的主动力和约束反力。。ABPC工程力学第二章简单力系：汇交力系合成的解析法2平面力对点之矩的概念及计算4汇交力系合成的几何法31平面汇交力系的平衡方程33平面力偶理论35工程力学第一节汇交力系合成的几何法:1.力系简化的几何法是以上一章介绍的公理为依据，主要应用几何作图，结合三角关系的方法，研究力系中各分力与合力的几何关系，得出力系简化的几何条件；2.合力的大小应用余弦定理；3.图形应用合力的矢量图P2P1P3P4工程力学第二节汇交力系合成的解析法:1.力在直角坐标轴上的投影；2.平面汇交力系简化的解析法:三力平衡汇交定理：当刚体在同一平面内互不平行的三个力作用下平衡时，这三个力的作用线必汇交于一点（力的可传性、汇交是平衡的必要条件）。3.平面汇交力系的平衡方程：解析条件：平面（空间）力系在两（三）个坐标轴上投影代数和分别等于零，可以解两（三）个未知量。工程力学第二章习题（2－3）:习题（2－3）：工程力学第二章习题（2－3）:习题（2－3）：受力分析：工程力学第二章习题（2－3）:习题（2－3）：受力分析(力偶的自由矢量)：工程力学第二章习题（2－3）:习题（2－3）：受力分析（三力汇交平衡定理，汇交力系的几何法）：工程力学第二章习题（2－3）:习题（2－3）：汇交力系合成的解析法（xoy平面）工程力学第二章习题（2－3）:习题（2－3）：汇交力系合成的解析法（x‘oy’平面）工程力学第二章习题（2－9）:习题（2－9）：工程力学第二章习题（2－9）:习题（2－9）：∑x=0:-Fabcos45o+Faccos45o=0;即Fac＝Fab∑y=0:F+Fadcos60o=0;即Fad＝-2F＝-1.2kN∑z=0:-Fabcos45o-Faccos45o-Fadcos30o=0;即-Fab（＋）-(-1.2×)＝0即Fac＝Fab＝0.73kN222232工程力学第三章力偶系:1.力对点之矩：平面内力F对刚体产生绕O点的转动效应用力的大小与力臂的乘积冠以适当的正负号来度量，称为力对点之矩：记为：M0(F)=±Fh①力对点之矩矢的矢量积表示式：M0(F)=r×F②力对点之矩矢的解析表示式：M0(F)=r×F=(xi+yj+zk)×(Fxi+Fyj+Fzk)工程力学第三章力偶系:2.力对点之矩矢的基本性质:作用于刚体上的二力对刚体产生的绕任一点的转动效应，可以用该点的一个矩矢来度量，这个矩矢等于二力分别对该点之矩矢的矢量和。3.合力矩定理:合力对任一点之矩矢等于各分力对同一点之矩矢量的矢量和工程力学第三章力偶系:1.力对轴之矩：力对轴之矩等于力在垂直于该轴平面上的投影对轴与平面交点之矩。2.力对坐标轴之矩：Mz(F)=-yFx+xFy3.力对点之矩与力对轴之矩的关系：力对点之矩矢在通过该点之轴上的投影等于该力对轴之矩工程力学第三章力偶系:1.力偶矩矢：力偶矩矢是自由矢量2.力偶矩矢的三个要素：①力偶矩的大小：②作用面的方位；③转向工程力学第三章力偶系:1.力偶的等效条件；2.力偶的性质；3.力偶系的合成；工程力学第三章力偶系:1.力偶系的平衡条件：力偶系平衡的充要条件是矢量和等于零工程力学第四章平面任意力系:4-1力的平移力的可传性：作用点沿作用线移动，对刚体不改变作用效应；力的平移定理：作用于刚体上任一点的力可平移到刚体上任一点而不改变对刚体的作用效应，但需增加一附加力偶，附加力偶的力偶矩矢等于原力对新的作用点之矩矢；力的平移定理的推理：作用于刚体某平面上任一点的力，可平移到此平面上任意点而不改变对刚体的作用效应，但需增加一附加力偶，附加力偶的力偶矩等于原力对新的作用点之矩；工程力学第四章平面任意力系:4-2平面任意力系向一点简化根据力的可传性和力的平移定理，平面力系中任一力，向作用平面内任一点移动（纵移和平移），在该点形成原作用力和一附加力偶矩，各力和各力偶的矢量和，分别为主力矢（主矢）和主力偶矢（主矩）；力系向任何一点简化其主矢都等于力系诸力的矢量和，主矢与简化中心位置的选择无关，而主矩一般与简化中心的选择有关；固定端的约束：不仅限制了物体的移动，还限制了物体的转动，通过平面力系的简化，可以为简化为固定端的约束力和约束力偶；工程力学第四章平面任意力系:4-2平面任意力系向一点简化平面力系简化的最后结果：平面任意力系一般可以通过简化中心，简化为一个力F‘R和一个力偶Mo，在此基础上，还可以进一步简化为一个合力（力的平移定理）；4-3平面任意力系的平衡条件：平面任意力系平衡的充要条件是力系各力在平面上两个正交轴上投影的代数和分别等于零，力系各力对平面上任一点之矩的代数和等于零；工程力学第四章平面任意力系:4-3平衡条件力系平衡的二力矩形式：力系平衡的三力矩形式：平行力系平衡的二力矩形式：0()0()0xABFMFMF()0()0()0ABCMFMFMF()0()0ABMFMF工程管理课件