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主讲:姜芳办公室:森工楼118手机:13641032340E-mail:jf0620@gmail.com北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY(静力学与材料力学)作业请写在数学作业纸上!交作业时间:每章结束的下周第一次课考试(闭卷)平时:30%(包括作业与考勤)期末:70%作业与考试北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY我的愿望孟子:“授人以鱼,只供一饭之需;教人以渔,则终生受益无穷。”具有高贵的品质:对自己所做的事情和严谨专注北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY我希望:你能喜欢《工程力学》课;我希望:你能积极思考,勇于提问;我希望:你能通过该课程的学习,提高自己的逻辑思维能力。我希望:你能独立完成作业;北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY引言研究对象:研究内容:构件—组成机械或结构的零、部件材料力学静力学—物体的受力与平衡规律—构件在外力作用下的变形与破坏构件的变形:塑性变形:弹性变形:外力解除后可消失的变形外力解除后不可消失的变形北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY构件的设计要求:1、有足够的强度。2、有足够的刚度。3、有足够的稳定性。—抵抗破坏的能力。—抵抗变形的能力。—保持平衡形式的能力。北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY第一篇静力学研究对象:研究内容:物体(系)—刚体1、物体的受力分析2、力系的简化(力系的等效替换)3、力系的平衡条件与平衡方程静力学是一门怎样的学科?——研究物体在力系作用下平衡规律的科学。北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY第一章静力学基本概念与物体受力分析北京林业大学BEIJINGFORESTRYUNIVERSITY§1-1静力学基本概念1、刚体2、平衡在力作用下大小和形状都不变的物体,即刚体内任意两点间的距离始终保持不变。物体相对惯性参考系静止或作匀速直线运动。§1-1静力学基本概念改变物体运动状态(外效应/运动效应)物体变形(内效应)3、力和力系的概念力是物体间相互的机械作用。力的作用效果—材料力学力的三要素:大小、方向和作用点。力是矢量。是定位矢量。力的表示方法:力系:作用在物体上的一群力。—理论力学F或F§1-1静力学基本概念§1-2**静力学公理公理1:力的平行四边形法则公理2:二力平衡条件公理3:加减平衡力系原理推论1:力的可传性推论2:三力平衡汇交定理公理4:作用和反作用定律公理5:刚化原理补充:§1-2**静力学基本概念公理1:力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点,合力的大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。O1F2FRF1FRFO2F2FRFO1FR12FFF补充:静力学公理公理2:二力平衡条件作用在刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力的大小相等,方向相反,且作用在一条直线上。FFFF说明:①对刚体而言,上述条件是充要条件。②对变形体而言,上述条件是必要条件。③只在二力作用下平衡的刚体,我们称之为二力构件。变形体(绳子)1F2F补充:静力学公理公理3:加减平衡力系原理在己知力系上加上或减去任意的平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用。推论1:力的可传性作用于刚体上某点的力,可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点,并不改变该力对刚体的作用。ABFFFFFF=FB=FFFABF补充:静力学公理结论:•力对刚体的作用效果取决于力的大小、方向与作用线。=FB推论1:力的可传性BAF•对刚体而言,力为滑移矢量。补充:静力学公理C3FAB刚体受三力作用而平衡,若其中两力作用线汇交于一点,则另一力的作用线必汇交于同一点,且三力的作用线共面。推论2:三力平衡汇交定理1F2F3FABC2F1FRFO请同学们思考:空间中的三力会平衡吗?补充:静力学公理公理4:作用和反作用定律作用力和反作用力总是同时存在,两力的大小相等,方向相反,沿着同一条直线,分别作用在两个相互作用的物体上。表示方法:通常若用表示作用力,则用表示反作用力.FF作用力与反作用力总是成对出现。思考:作用力与反作用力是否构成平衡力系?为什么?补充:静力学公理公理5刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡,如将此变形体变成刚体(刚化为刚体),则平衡状态保持不变。公理5:平衡的变形体,可用刚体静力学的平衡理论。补充:静力学公理一、基本概念自由体:位移不受限制的物体叫自由体。非自由体:位移受限制的物体叫非自由体。约束:限制非自由体某些位移的周围物体称为约束。注意:这里,约束是名词,而不是动词的约束。§1-3约束和约束力§1-3约束和约束力约束力:约束对被约束物体的作用叫约束力。①大小未知;②方向与被约束物体的运动方向相反;③作用点在物体与约束的接触点。约束力特点:§1-3约束和约束力二、常见约束的类型及约束力的确定1.柔索约束如:绳索、链条、胶带等。§1-3约束和约束力柔索类约束只能受拉,所以它们的约束力是作用在接触点,方向沿绳索背离物体。TFPT1FT1FT2FT2F§1-3约束和约束力PF约束力作用在接触点处,方向沿公法线,指向受力物体。2.光滑接触面约束§1-3约束和约束力PNFNFNAFNBF公法线公切线组成:轴套与轴–它允许两部件在截面内相对转动,限制在截面内相对移动-主动力的不同,两部件接触点的位置会变动,即约束力的大小与方向会发生变化-约束力的作用线必通过轴心不变3.光滑圆柱铰链约束AAFAxFAyF§1-3约束和约束力这类约束主要有向心轴承(径向轴承)、固定铰支座、圆柱形铰链。简化的力学模型:AyFAxFAyFAxFA3.光滑圆柱铰链约束固定铰支座A中间铰§1-3约束和约束力4.滚动铰链支座约束F§1-3约束和约束力的实际方向向下或向上.F实际辊轴上面还有压板,使支座不会脱离平面,故简化的力学模型AF4.活(滚)动铰链支座约束§1-3约束和约束力–是一种的空间连接铰,两个部件组成:球与球壳–该铰只允许两部件绕公共的球心相对转动,限制它们三方向的相对移动–支座对球部件的约束力通过球心–可用三个相互垂直的分量替代待定的该约束力5.球铰约束AyFAxFAzFA§1-2约束和约束力止推轴承AyFAxFAzFA§1-2约束和约束力AFBFAFBF6.二力构件(杆)AB–约束特点:①两端通过球铰或平面圆柱铰与其他物体连接②不计构件质量,且构件中间不受力–约束力:--只在两端受到约束力,它们分别通过各自的几何中心--如果二力杆处于平衡,两力必大小相等,方向相反,且共线§1-3约束和约束力7.其它约束万向节§1-3约束和约束力一、受力分析解决力学问题时,首先,要选定需要进行研究的物体,即选择研究对象;然后根据已知条件,约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况,这个过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力有两大类:(1)主动力:如重力,风力,气体压力等已知力。(2)被动力:即约束力。分布力§1-4物体的受力分析和受力图§1-4物体的受力分析和受力图画物体受力图主要步骤为:①确定研究对象;②取出分离体;③画主动力;④去掉约束,画约束力。二、受力图§1-4物体的受力分析和受力图用力拉动碾子以轧平路面,重为的碾子受到一石块的阻碍,如图所示。试画出碾子的受力图。ABFF例1-1P§1-4物体的受力分析和受力图AB(1)确定研究对象-碾子解:FAB(2)主动力-,FP(3)约束力-,NAFNBFFPNAFNBF§1-4物体的受力分析和受力图E试画出图示结构中圆柱O及杆AB的受力图。例1-2NDFNEFNDF§1-4物体的受力分析和受力图TBF杆AB画法一ABDAxFAyFNDFTBF杆AB画法二ABDAF如图所示,水平梁AB用斜杆CD支撑,A、C、D三处均为光滑铰链连接。匀质梁AB重,其上放一重为的电动机且有分布载荷q(N/m)。如不计杆CD的自重,请分别画出:(1)杆CD的受力图;(2)梁AB(含电机)的受力图;(3)整体的受力图。例1-31G2GABDCq§1-4物体的受力分析和受力图1.斜杆CD的受力图。CD解:二力杆ABDCqCDFDCF§1-4物体的受力分析和受力图2.梁AB(包括电动机、销钉D)的受力图。解:AxFAyF1G2GDCFABDC§1-4物体的受力分析和受力图ABDCDF1G2G3.整体的受力图。AxFAyFqqCDFDCF如图所示,梯子的两部分AB和AC在A点铰接,又在D、E两点用水平绳连接。梯子放在光滑水平面上,若其自重不计,但在AB的中点H处作用一铅直载荷。试分别画出:(1)梯子的AB的受力图;(2)AC(含销钉A)的受力图;(3)整个系统的受力图。例1-4FABDEHCF§1-4物体的受力分析和受力图DE1.梯子AB部分的受力图。解:ABHDFAyFAxFTDFTEFTDFBxFByF§1-4物体的受力分析和受力图ABDEHCFABDEHCF2.梯子AC部分(含销钉A)的受力图。TEFNCFACE§1-4物体的受力分析和受力图AyFAxFDETDFTEFBxFByFNCF3.梯子整体的受力图。ABHDFAyFAxFTDFBxFByF图示的三铰拱桥,由左右两拱桥铰接而成。设各拱桥的自重不计,在左拱上作用有载荷,试分别画出左拱和右拱及整体的受力图。FFACB例1-5§1-4物体的受力分析和受力图1.右拱BC的受力图。解:BCCBFBCFFACB§1-4物体的受力分析和受力图2.左拱AC(含销钉C)的受力图。解:CAFCBFAxFAyFCAFCBFDAFFACBBCCBFBCF3.整体的受力图。解:CAFCBFDAFFACBBCCBFBCFFACBBCFAF§1-4物体的受力分析和受力图3.整体的受力图。解:AxFAyFFACBCAFCBFBCCBFBCFAxFAyFBCF§1-4物体的受力分析和受力图(1)若计入左右两拱的自重,试分别画出左拱和右拱及整体的受力图。FACB请同学们思考F(2)若载荷作用在铰链C处,试分别画出左拱和右拱及整体的受力图。F§1-4物体的受力分析和受力图作业P16:习题1-1(a)(c)1-2(b)(c)1-3(c)(e)1-4(d)(f)1-5(d)下周一交!第一章静力学基本概念与物体的受力分析
本文标题:工程力学课件1
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