《绪论部分及第1章-材料.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《绪论部分及第1章-材料.pdf(101页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、2011-9-111工程力学工程力学工程力学工程力学张张张张 娟娟娟娟 霞霞霞霞2011年9月11日Sunday2011年9月11日Sunday2011年9月11日Sunday2011年9月11日Sunday2011-9-112工程力学课时40学时成绩:平时%,实验%,考试%教材:范钦珊,蔡新.机械工业出版社.参考书:1.范钦珊,郭占起。机械工业出版社。2.北京科技大学东北大学编。3.理论力学,郝桐生主编,高等教育出版社.4.材料力学,孙训方,方孝淑。高等教育出版社3课程地位:依托工程实际结构,借助力学分析力学分析、力学实验力学实验和力学计算力学计算研究结构力学行为的一门科学;主要研究物体机械
2、运动物体机械运动和杆件弹性变形杆件弹性变形的一般规律。它不仅是理工科专业重要的技术基础课技术基础课,而且是能够直接用于工程实际工程实际的技术学科。课程学习的目的:通过本课程的学习,学生不仅可以掌握力学的基本概念和定理或原理力学的基本概念和定理或原理,还可以学会处理力学问题处理力学问题的基本方法和基本技能;可以开发学生的智力,培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力,并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法。工程力学2011-9-114工程力学总论工程力学工程力学工程静力学工程静力学材料力学材料力学既是既是自然科学自然科学又是诸多又是诸多工程科学工程科学的基础,是
3、人类认识自然界和的基础,是人类认识自然界和从事科学技术工作必须具备从事科学技术工作必须具备的的基本理论基本理论运动、平衡(外效应)刚体运动、平衡(外效应)刚体变形、内力(内效应)变形固体变形、内力(内效应)变形固体2011-9-115工程力学工程力学工 程 静 力 学工 程 静 力 学材 料 力 学材 料 力 学研究作用在平衡物体平衡物体上的力及其相互关系研究外力作用下,工程构件内部力内部力的分布规律及构件的变形规律。工程力学总论2011-9-116工程力学的研究内容工程力学的研究内容工程力学的研究内容工程力学的研究内容第5章 杆件的内力图第6章 拉压杆件的应力变形分析与强度设计第7章 梁的强
4、度问题第8章 梁的位移分析与刚度设计第9章 圆轴扭转时应力变形分析与强度刚度设计第10章 复杂受力时构件的强度设计第5章 杆件的内力图第6章 拉压杆件的应力变形分析与强度设计第7章 梁的强度问题第8章 梁的位移分析与刚度设计第9章 圆轴扭转时应力变形分析与强度刚度设计第10章 复杂受力时构件的强度设计第3章 工程构件的静力学平衡第3章 工程构件的静力学平衡第4章 材料力学的基本概念第4章 材料力学的基本概念第1章 工程静力学基础第2章 力系的简化第1章 工程静力学基础第2章 力系的简化2011-9-117工程力学总论工程力学总论工程力学总论工程力学总论?工程力学课程内容及其在工程工程力学课程内
5、容及其在工程工程力学课程内容及其在工程工程力学课程内容及其在工程设计中的作用;设计中的作用;设计中的作用;设计中的作用;?工程力学的研究模型;工程力学的研究模型;工程力学的研究模型;工程力学的研究模型;?工程力学课程的分析方法工程力学课程的分析方法工程力学课程的分析方法工程力学课程的分析方法2011-9-118工程力学课程内容及其在工程设计中的作用失效(破坏):失效(破坏):工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象工程构件在外力作用下丧失正常功能的现象。1、强度失效强度失效:构件在外力作用下发生构件在外力作用下发生不可恢复不可恢复的塑性变形或发生的塑性变形或发生断裂断裂。2、刚度失效刚度失效:构
6、件在外力作用下产生构件在外力作用下产生过量的弹性变形:过量的弹性变形:3、稳定失效稳定失效:构件在某种外力作用下,其构件在某种外力作用下,其平衡形式平衡形式发生突然转变。发生突然转变。2011-9-119强度问题强度问题强度问题强度问题工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1110垮塌后的彩虹桥垮塌后的彩虹桥强度问题强度问题强度问题强度问题工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1111?4040人死亡;人死亡;人死亡;人死亡;?1414人受伤;人受伤;人受伤;人受伤;?直接经济损失直接经济损失直接经济损失直接经济损失631631万元。万元。万元。万元。1999199
7、9年年年年1 1月月月月4 4日,我国重庆市綦江县日,我国重庆市綦江县日,我国重庆市綦江县日,我国重庆市綦江县彩虹桥发生垮塌,造成:彩虹桥发生垮塌,造成:彩虹桥发生垮塌,造成:彩虹桥发生垮塌,造成:工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1112简单力学问题简单力学问题简单力学问题简单力学问题大部队过桥时不能齐步走大部队过桥时不能齐步走大部队过桥时不能齐步走大部队过桥时不能齐步走高等力学问题高等力学问题高等力学问题高等力学问题冲击载荷的概念:冲击载荷的概念:冲击载荷的概念:冲击载荷的概念:人跑步时脚上的力量有多大?人跑步时脚上的力量有多大?人跑步时脚上的力量有多大?人跑步时脚上的力
8、量有多大?损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命与跑步的次数有关与跑步的次数有关与跑步的次数有关与跑步的次数有关工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1113人跑步时脚上的力量有多大?人跑步时脚上的力量有多大?人跑步时脚上的力量有多大?人跑步时脚上的力量有多大?脚上的力量脚上的力量脚上的力量脚上的力量假设人体重量为假设人体重量为750N3000N3500N4500N6000N12500N2011-9-1114高等力学问题高等力学问题高等力学问题高等力学问题损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命损伤累积与结构寿命与跑步的次数有关与跑
9、步的次数有关与跑步的次数有关与跑步的次数有关工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-11152011-9-1116刚度问题刚度问题工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1117高刚度的桥面结构高刚度的桥面结构刚度问题刚度问题工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1118刚度问题刚度问题工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1119强强强强度问题度问题度问题度问题刚度问题刚度问题刚度问题刚度问题工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1120稳定问题稳定问题稳定问题稳定问题工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-112
10、1稳定问题强度刚度稳定问题强度刚度工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1122构件受力后,由于塑性屈服引起塑性变形而导致其丧失正常工作能力。试问这种情况是属于强度、刚度、还是稳定性问题?解答构件受力后,由于塑性屈服引起塑性变形而导致其丧失正常工作能力。试问这种情况是属于强度、刚度、还是稳定性问题?解答:构件受力后,因塑性屈服引起塑性变形,是构件破坏的一种形式。因此,属于强度问题。刚度问题中的变形,一般是指弹性变形。稳定性问题中的原有平衡形态,是指与所受外力相应的变形形式下的平衡形态:构件受力后,因塑性屈服引起塑性变形,是构件破坏的一种形式。因此,属于强度问题。刚度问题中的变形,
11、一般是指弹性变形。稳定性问题中的原有平衡形态,是指与所受外力相应的变形形式下的平衡形态。2011-9-1123工程设计的任务工程设计的任务:保证构件在确定的外力作用下正常工作而不发生强度失效、刚度失效和稳定失效。保证构件具有足够的强度、刚度与稳定性。1、强度强度:构件受力后不能发生破坏或不产生不可恢复的变形的能力;构件受力后不能发生破坏或不产生不可恢复的变形的能力;2、刚度刚度:构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形的能力:构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形的能力:3、稳定稳定:构件在压缩载荷的作用下,保持平衡形式不能发生突然转变的能力。构件在压缩载荷的作用下,保持平衡形式不能发生突然
12、转变的能力。工程力学课程内容及其在工程设计中的作用2011-9-1124工程设计需做工作?分析并确定构件所受各种分析并确定构件所受各种外力的大小和方向;外力的大小和方向;?研究在外力作用下构件的研究在外力作用下构件的内部受力、变形和失效的规律;内部受力、变形和失效的规律;?提出保证构件具有提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性足够强度、刚度和稳定性的的设计准则设计准则与与设计方法设计方法2011-9-1125静力设计静力设计受力分析受力分析受力分析受力分析内力分析内力分析内力分析内力分析应力分析应力分析应力分析应力分析失效分析失效分析失效分析失效分析强度设计强度设计强度设计强度设计刚度设计刚度
13、设计刚度设计刚度设计稳定设计稳定设计稳定设计稳定设计工程设计程序工程设计程序工程设计程序工程设计程序方案设计方案设计方案设计方案设计静力设计静力设计静力设计静力设计设计定型设计定型设计定型设计定型2011-9-11260.2 工程力学的研究模型?变形体变形体变形体变形体:工程构件受力后工程构件受力后工程构件受力后工程构件受力后,几何形状和几何形状和几何形状和几何形状和几何尺寸都要发生改变几何尺寸都要发生改变几何尺寸都要发生改变几何尺寸都要发生改变.?刚体刚体刚体刚体:在研究构件受力时在研究构件受力时在研究构件受力时在研究构件受力时,若变形比较若变形比较若变形比较若变形比较小小小小,可忽略这种变
14、形对构件的受力分析产生可忽略这种变形对构件的受力分析产生可忽略这种变形对构件的受力分析产生可忽略这种变形对构件的受力分析产生的影响的影响的影响的影响.此时变形体简化为刚体此时变形体简化为刚体此时变形体简化为刚体此时变形体简化为刚体.2011-9-11270.2 工程力学的研究模型2011-9-11280.2 工程力学的研究模型1、杆梁轴1、杆梁轴2、板 壳、板 壳3、块体工程构件、块体工程构件2011-9-1129?工程静力学工程静力学:研究对象是研究对象是刚体刚体,采用,采用平衡平衡的方法来确定杆件的受力。的方法来确定杆件的受力。?材料力学材料力学:研究对象是研究对象是变形体变形体,主要分析
15、,主要分析内力和变形规律内力和变形规律。并应用于解决工程设计中的。并应用于解决工程设计中的强度强度、刚度和稳定性刚度和稳定性问题。问题。0.3 工程力学课程的分析方法2011-9-1130?力及其作用力及其作用:工程静力学的研究内容:工程静力学的研究内容:第一篇 工程静力学?力的运动效应力的运动效应:?力的变形效应力的变形效应:工程静力学的研究模型:工程静力学的研究模型:2011-9-1131第1章 工程静力学?力和力矩力和力矩?力偶及其性质力偶及其性质?约束与约束力约束与约束力?平衡的概念平衡的概念?受力分析的方法与过程受力分析的方法与过程?结论与讨论结论与讨论2011-9-11321.1
16、力和力矩?力对物体的作用效应取决于力对物体的作用效应取决于力的三要素:力的三要素:?力的大小力的大小:反映物体相互作用的强弱程度.:反映物体相互作用的强弱程度.?方向:方向:静止质点在该力作用下的运动方向.静止质点在该力作用下的运动方向.?作用点:作用点:物体相互作用位置的抽象化.物体相互作用位置的抽象化.2011-9-1133集中力 与分布力 载荷集度2011-9-1134集中力与分布力载荷集度?集中力:集中力:相互作用的两物体的接触面很小,可以抽象为一个点,此时的作用力称为集中力相互作用的两物体的接触面很小,可以抽象为一个点,此时的作用力称为集中力。?分布力分布力:若相互作用两物体的接触面
17、积比较大,力在整个接触面上分布作用,这时的作用力称为分布力。:若相互作用两物体的接触面积比较大,力在整个接触面上分布作用,这时的作用力称为分布力。?载荷集度:载荷集度:单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强弱程度。单位长度的力表示沿长度方向上的分布力的强弱程度。2011-9-1135力是矢量?力的大小力的大小:矢量的模矢量的模?力的方向力的方向:矢量的作用线方位加上箭头:矢量的作用线方位加上箭头?力的作用点力的作用点:矢量的始端(末端):矢量的始端(末端)2011-9-11361.1.2作用在刚体上的力的效应与力的可传导性?力的力的两种作用效应两种作用效应:力的平移、力的平移加转动:力的平移
18、、力的平移加转动?力的可传性:力的可传性:对于刚体,当保持力的大小和方向不变,可以将力的对于刚体,当保持力的大小和方向不变,可以将力的作用点沿力的作用线移动作用点沿力的作用线移动,刚体的,刚体的运动效应不运动效应不会发生变化。(对于变形体不适用)会发生变化。(对于变形体不适用)?力的可传性只限于力的可传性只限于力的运动效应力的运动效应。2011-9-1137A AB BF FF F F F”A AB BF F A AB BF FF FA AB BF FF F F F”F F1.1.2作用在刚体上的力的效应与力的可传导性?力的可传性只限于力的可传性只限于力的运动效应力的运动效应。2011-9-1
19、1381.1.3 力对点之矩?力对物体的运动效应,包括力对物体的移动移动和转动转动效应,其中力对物体的转动效应转动效应用力矩力矩来度量。hFFMo=)(h?力矩的表示?力矩的矩心矩心、力臂力臂?大小、转向大小、转向?正负号规定:逆时针为正,反之为负.?量纲单位:牛顿.米N.m或kN.m2011-9-1139空间力系中力对点之矩1、力对点之矩的数学描述FrMO=(1)矢量表示式(1)矢量表示式FdrFMO=sin方向:右手定则方向:右手定则r r 表示自矩心至力作用点的位置矢径。表示自矩心至力作用点的位置矢径。r OAMOxyzOrF方向:右手定则方向:右手定则2011-9-1140力矩的性质?
20、力对矩心之矩力对矩心之矩不仅取决于力的大小大小,同时还与矩心的位置矩心的位置有关,矩心位置不同,力矩随之而异;?力对于任一点之矩,不因该力的作用点沿其作用线移动而改变(为什么?)?力的大小等于零或力的作用线通过矩心时,力矩等于零;2011-9-1141力系的概念?力系:两个或两个以上的力组成的力系称为力系?若一个力和一个力系等效,则这个力就称为该力系的合力;力系中的每个力就称为力系的分力;?将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力的过程,称为力系的简化。?等效力系:两个力系如果分别作用在同一刚体上,所产生的运动效应是相同的,此力系称为等效力系。?平衡力系:作用于刚体并使之保持平衡的力系。或称为
21、零力系。2011-9-1142合力矩定理?力系中合力对一点的矩,等于力系中各分力对同一点之矩的代数和。=+=+=in21RFF.FFF其中:)()(.)()()(21ionoooRoFMFMFMFMFM?设某力系为FiFi(i=1,2,n),其合力为F FR R,根据以上理论,则有表达式:2011-9-1143例1圆柱齿轮如图,受到啮合力Fn的作用,Fn=1400N,齿轮的压力角=200,节圆半径,r=60mm,试计算力Fn对轴心O的力矩。cos)(=rFhFFMnnnortnFFF+=解:1)直接法:由力矩定义求解2)合力矩定理将力Fn分解为切向力Ft和法(径)向力Fr,即cos0)()()
22、(=+=+=rFrFFMFMFMntrotono由合力矩定理得:2011-9-1144?例1:图球为一绕线轮,半径R=2r,受牵引力F作用,求力F对点A之矩。例 题2011-9-1145代入以下数据:解:由合力矩定理,有例 题2011-9-11461.2力偶及其性质 定义:两个大小相等,方向相反,且不共线的平行力大小相等,方向相反,且不共线的平行力组成的力系称为力偶力偶。2011-9-1147 力偶的表示法力偶的表示法书面表示(F,F)力偶矩力偶矩 大小正负规定:逆时针为正 单位量纲:牛米N.m或千牛米kN.mhFxFxhFFMoFMoFFMo=+=+=)()()(),(?力偶的三要素?力偶的
23、大小大小、力偶的转向转向、力偶的作用面作用面h1.2力偶及其性质2011-9-11481.2.2 力偶的基本性质?力偶的基本性质?力偶无合力无合力,也不能与一个力平衡;?力偶中两个力两个力对其作用面内任意一点之矩任意一点之矩的代数和代数和,等于该力偶的力偶矩力偶矩2011-9-11491.2.2 力偶的基本性质?力偶的基本性质?力偶的可移动性移动性:(保持转向和力偶矩不变)?力偶的可改装性改装性:(保持转向和力偶矩不变)2011-9-1150力偶的基本性质?力偶系:力偶系:由两个或两个以上的力偶所组成的系统.?平面力偶系:平面力偶系:所有力偶的作用面都处于同一平面内的力偶系.转动效应可以用一合
24、力偶的转动效应来代替.?合力偶的力偶矩合力偶的力偶矩等于力偶系中所有力偶的力偶矩的代数和.2011-9-1151在平面问题中,力偶对刚体的作用决定于力偶矩,力偶矩是代数量。()在平面问题中,力偶对刚体的作用决定于力偶矩,力偶矩是代数量。()力偶与一个力不等效,也不能与一个力平衡。()力偶与一个力不等效,也不能与一个力平衡。()力偶对刚体的作用与其在作用面内的位置无关。()力偶对刚体的作用与其在作用面内的位置无关。()是非题是非题力偶的基本性质2011-9-11521.3 约束与约束力?自由体自由体:位移不受限制的物体。?非自由体非自由体:某些运动受到限制的物体。?约束约束:对非自由体的某些运动
25、起着限制作用的条件。在静力分析中,常把对物体运动施加限制的周围物体称为约束。?约束力约束力:约束对物体的作用力,其方向必然与该约束所能阻碍的运动方向相反。?荷载荷载:除约束力外,作用于物体上的其他力,统称为主动力或荷载主动力或荷载,如重力、引力及各种机械的动力和载荷。2011-9-11531.3 约束与约束力?大小待定(取决于约束的性质,主动力的大小和方向)?方向与该约束所能阻碍的位移方向相反?作用点:接触处?约束力约束力:是一种被动力。?主动力主动力的大小和方向一般是预先给定的。彼此是独立的。2011-9-1154约束的种类?柔性约束固定铰链约束固定铰链约束辊轴支座辊轴支座铰链约束铰链约束球
26、形铰链支座球形铰链支座?光滑面约束?光滑铰链约束?滑动轴承与推力轴承2011-9-11551.3.2 柔性约束?定义:由链条、带、钢丝绳等所构成的约束统称为柔性约束柔性约束?特点:特点:1、只能限制物体沿绳索或带伸长方向位移;?2、只能承受拉力,不能承受压力2011-9-11561.3.2 柔性约束?柔索的约束力作用在接触点,其作用线沿着柔索,指向则背离被约束物体,即只能是拉应力;柔索的约束力作用在接触点,其作用线沿着柔索,指向则背离被约束物体,即只能是拉应力;?胶带对轮的作用力沿轮缘的切线方向,为拉力。胶带对轮的作用力沿轮缘的切线方向,为拉力。2011-9-11571.3.3 光滑面约束?定
27、义定义:构件与约束的接触面是光滑的而且之间的磨擦力可以忽略,此时的约束称为光滑面约束。?特点特点:光滑面约束的约束力是通过接触点,沿该点公法线并指向被约束物体。2011-9-11581.3.4光滑铰链约束-固定铰链支座?固定铰链支座固定铰链支座:构件的端部与支座有相同直径的圆孔,用一圆柱形销钉连接起来,支座固定在地基或者其他结构上.?约束特点约束特点:轴在轴承孔内,轴为非自由体,轴承孔为约束.其约束力的作用线必然垂直于销钉的轴线.2011-9-1159FyFx1.3.4 光滑铰链约束-固定铰链支座2011-9-11602 辊轴支座?辊轴支座辊轴支座:通常在固定铰链支座的底部安装一排辊轮或辊轴,
28、可使支座沿固定支承面自由移动。通常在固定铰链支座的底部安装一排辊轮或辊轴,可使支座沿固定支承面自由移动。约束力约束力:实际上相当于光滑面约束,约束力的作用线必然沿支承面法线方向,通过铰链中心.2011-9-1161FN1.3.4 光滑铰链约束-2 辊轴支座2011-9-11623 铰链支座铰链约束:铰链约束:具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接起来。约束力约束力:用两个相互垂直的分力表示.2011-9-11634 球形铰链支座?球铰:球铰:约束限制了被约束构件在空间三个方向的运动,但不限制转动。约束力通过球心,通常将约束力分解为三个互相垂直的分力。?球形铰链支座:球形铰链支座:能在固定的球窝中
29、转动能在固定的球窝中转动,这种空间类型的约束称为球形铰链支座,球铰这种空间类型的约束称为球形铰链支座,球铰.2011-9-11641.3.5 滑动轴承和推力轴承滑动轴承:滑动轴承:轴承约束特点与光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链相同.用两个相互垂直的分力来表示.滑动轴承:滑动轴承:允许轴承转动允许轴承转动,但限制与轴线垂直方向的运动和位移但限制与轴线垂直方向的运动和位移.2011-9-11651.3.5 推力轴承推力轴承:推力轴承:止推轴承比滑动轴承多一个轴向的位移限制止推轴承比滑动轴承多一个轴向的位移限制约束力:约束力:比径向轴承多一个轴向的约束反力比径向轴承多一个轴向的约束反力,亦用三个正交分力表示
30、亦用三个正交分力表示.2011-9-1166(2)柔索约束拉力TF(5)球铰链空间三正交分力(6)止推轴承空间三正交分力(4)辊轴支座光滑面NF(3)光滑铰链AxAyFF(1)光滑面约束法向约束力NF1.3 约束与约束力2011-9-11671.4 平衡的概念?平衡:平衡:物体相对于惯性参考系惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。?惯性参考系:惯性参考系:建立在地球上,并相对于地球不动地球不动的参考系称为惯性参考系。?平衡力系:平衡力系:?一个物体受某力系作用而处于平衡,则此力系称为平衡力系平衡力系。?力系成为平衡力系而需要满足的条件称为平衡条件。平衡条件。2011-9-11681.4.1 二
31、力平衡与二力构件二力平衡公理二力平衡公理?两个力大小相等,方向相反、并沿同一条直线作用。?对于柔性体对于柔性体:二力平衡条件只是必要的,而不是充分的。?二力杆:二力杆:在两个力作用下保持平衡的构件称为二力构件。2011-9-11691.4.1 二力平衡与二力构件2011-9-11701.4.2 不平行的三力平衡条件力三角形封闭力三角形封闭:作用在刚体上、作用线处于同一平面内的三个互不平行力如平衡,则三力的作用线必须汇交于一点。可构成一封闭三角形.2011-9-1171A AB BF FF F F F”A AB BF F 加减平衡力系原理:加减平衡力系原理:在刚体上增加或减去一组平衡力系,不会改
32、变原力系对刚体的作用效应在刚体上增加或减去一组平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用效应A AB BF FF FA AB BF FF F F F”F F1.4.3 加减平衡力系原理2011-9-11721.5 受力分析方法与过程?受力分析的内容:受力分析的内容:1.分析作用构件上的力,确定已知和未知力.2.选择合适的研究对象,建立已知力与未知力之间的关系;3.应用平衡条件和平衡方程,确定全部未知力.2011-9-11731.5 受力分析方法与过程?受力分析受力分析:就是定性分析研究对象可能受到的全部主动力和约束反力。?解除约束:解除约束:对单个构件进行受力分析,首先要将这一构件从所受的约束或与之
33、相联系的物体中分离出来.这一过程为解除约束.?隔离体:隔离体:解除约束后的构件称为隔离体.?受力分析的方法受力分析的方法:是解除研究对象的约束,画出研究对象的受力图。2011-9-11741.5 受力分析方法与过程?画受力图的步骤:画受力图的步骤:1.选择研究对象,解除约束,画出其隔离图.(选隔离体).(选隔离体)2.在隔离体上画出作用在其上的所有主动力(一般为已知力)(画主动力画主动力);3.在隔离体的每一约束处,根据约束的性质画出约束力(画约束反力画约束反力).?受力图:受力图:在研究对象(分离体)上画出其所受的全部主动力和约束反力。2011-9-11751.5 受力分析方法与过程?画约束
34、反力的有关注意事项:画约束反力的有关注意事项:(1)根据约束的性质来画(2)根据力的有关性质来画(1)根据约束的性质来画(2)根据力的有关性质来画作用力与反作用力力偶的性质三力平衡汇交定理作用力与反作用力力偶的性质三力平衡汇交定理2011-9-1176画受力图步画受力图步画受力图步画受力图步骤:示例(骤:示例(骤:示例(骤:示例(1 1)1.1.取取取取 隔隔隔隔 离离离离 体体体体2.2.画主动力画主动力画主动力画主动力3.3.画约束反力画约束反力画约束反力画约束反力WWF FR RB BF FR RA A1.5 受力分析方法与过程2011-9-11771.5 受力图步骤:示例22011-9
35、-11781.5 受力分析示例 31.1.1.1.画出圆盘的受力图画出圆盘的受力图画出圆盘的受力图画出圆盘的受力图2.2.2.2.比较比较比较比较AB AB AB AB 杆与杆与杆与杆与BC BC BC BC 杆的受力杆的受力杆的受力杆的受力2011-9-1179圆盘的受力图圆盘的受力图圆盘的受力图圆盘的受力图取取取取 隔隔隔隔 离离离离 体体体体1.5 受力分析示例 32011-9-1180B CB C杆的受力图杆的受力图杆的受力图杆的受力图取取取取 隔隔隔隔 离离离离 体体体体C CF FBC BC F FBCBC二力杆二力杆二力杆二力杆(二力构件二力构件二力构件二力构件)2011-9-1
36、181AB AB 杆的受力图杆的受力图杆的受力图杆的受力图取取取取 隔隔隔隔 离离离离 体体体体FAFB三三三三 力力力力 汇汇汇汇 交交交交2011-9-1182解:解:取CD杆,其为二力构件,简称二力杆,其受力图如图(b)水平均质梁AB重为水平均质梁AB重为P1,电动机重为,电动机重为P2,不计杆的自重,画出CD 和梁AB 的受力图图(a)二力构件,不计杆的自重,画出CD 和梁AB 的受力图图(a)二力构件(二力杆):只在两个力作用下平衡的构件称为二力构件。1.5 受力分析示例 42011-9-1183取AB梁,其受力图如图(c)若这样画,梁AB的受力图又如何改动?CDCD杆的受力图能否画
37、为图(d)所示?1.5 受力分析示例 42011-9-1184不计三铰拱桥的自重与摩擦,画出左、右拱的受力图与系统整体受力图CBAB,解:解:右拱为二力构件,其受力图如图(b)所示CB1.5 受力分析示例 52011-9-1185系统整体受力图如图(d)所示取左拱,其受力图如图(c)所示AC1.5 受力分析示例 52011-9-1186考虑到左拱三个力作用下平衡,也可按三力平衡汇交定理画出左拱的受力图,如图(e)所示ACAC此时整体受力图如图(f)所示1.5 受力分析示例 52011-9-1187 C CGBGBE EP PA AFDFDA APNPNF FT TE E解:解:(1)物体(1)
38、物体B B 受两个力作用:(2)球受两个力作用:(2)球A A 受三个力作用:(3)作用于滑轮受三个力作用:(3)作用于滑轮C C 的力:的力:C CN NG GT TG GT TG GT TD DQ QB B在图示的平面系统中,匀质球在图示的平面系统中,匀质球A A重为重为P P,借本身重量和摩擦不计的理想滑轮,借本身重量和摩擦不计的理想滑轮C C 和柔绳维持在仰角是和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上,绳的一端挂着重为的光滑斜面上,绳的一端挂着重为Q Q 的物体的物体B B。试分析物体。试分析物体B B、球、球A A 和滑轮和滑轮C C 的受力情况,并分别画出平衡时各物体的受力图。的受力情况,
39、并分别画出平衡时各物体的受力图。1.5 受力分析示例 62011-9-1188ECABFDBCNBNC解:解:1、杆1、杆BC BC 所受的力所受的力:2、杆2、杆AB AB 所受的力:所受的力:表示法一:表示法二:表示法一:表示法二:BDAFNAxNAyNBBAFDNAHNB等腰三角形构架等腰三角形构架ABC ABC 的顶点的顶点A、B、C A、B、C 都用铰链连接,底边都用铰链连接,底边AC AC 固定,而固定,而AB AB 边的中点边的中点D D 作用有平行于固定边作用有平行于固定边AC AC 的力的力F F,如图1,如图113(a)所示。不计各杆自重,试画出13(a)所示。不计各杆自重
40、,试画出AB AB 和和BC BC 的受力图。的受力图。1.5 受力分析示例 72011-9-1189如图所示压榨机中,杆如图所示压榨机中,杆AB 和和BC 的长度相等,自重忽略不计。的长度相等,自重忽略不计。A,B,C,E 处为铰链连接。已知活塞处为铰链连接。已知活塞D上受到油缸内的总压力为上受到油缸内的总压力为F=3kN,h=200 mm,l=1500 mm。试画出杆试画出杆AB,活塞和连杆以及压块,活塞和连杆以及压块C 的受力图。的受力图。D DEABCllh1.5 受力分析示例 82011-9-1190FABAFBA解:解:1.杆1.杆AB 的受力图。的受力图。2.活塞和连杆的受力图。
41、.活塞和连杆的受力图。3.压块.压块C 的受力图。的受力图。CBxyFCxFCyFCByxFFBCFABDEABCllh1.5 受力分析示例 62011-9-1191?例:具有光滑表面,重力为重力为FW的圆柱体,放置在刚性光滑墙面刚性光滑墙面与刚性凸台刚性凸台之间,接触点分别为和和二点,如图所示试画出圆柱体的受力图试画出圆柱体的受力图1.5 受力分析例题 1-32011-9-1192?例:梁A端为固定铰链支座端为固定铰链支座,B端为辊轴支座端为辊轴支座,支承平面与水平面夹角为30.梁中点C处作用有集中力集中力FP,如不计梁的自重,试画出梁的受力图试画出梁的受力图1.5 受力分析例题 1-4AF
42、P600300BC2011-9-1193二直杆AC与BC在C点用光滑铰链连接,二杆的D点和E点之间用绳索相连.A处用固定铰链支座,B端放置在光滑水平面上.AC杆的中点作用有集中力FP,其作用线垂直于AC杆.如果不计二杆自身重量,试分别画出AC杆与BC杆组成的整体结构的受力图及AC杆和BC杆的受力图.1.5 受力分析例题 1-5AFPBCDE2011-9-1194AAP PB BQ QABCABCP P?思考题?思考题 P PQ QN NAxAxN NAyAyN NByByN NC CN NB BP PN NB BN NA A2011-9-11951.6结论与讨论结论与讨论?关于约束与约束力关于
43、约束与约束力约束力决定于约束的性质;约束力方向的确定;约束力大小根据主动力与约束力之间的平衡条件确定.2011-9-11961.6.2 关于受力分析关于受力分析?受力分析的方法受力分析的方法:确定研究对象的主动力或外加载荷;根据约束性质确定约束力,当约束力作用线可以确定,而指向不能确定时,可以假设某一方向,最后根据计算结果的正负确定假设方向是否与实际方向一致;2011-9-11971.6.2 关于受力分析关于受力分析?受力分析的过程受力分析的过程:取隔离体;画出受力图;考察研究对象,确定全部未知力.注意:1 研究对象的选择应有利于求得尽可能多的未知力;分析受力时,注意构件间的作用力与反作用力.2011-9-11981.6.3 关于二力构件关于二力构件?两个力平衡的充要条件两个力平衡的充要条件:1.大小相等;2.方向相反;3.在一条作用线上.注意:只要构件两端是铰链连接,而且没有其他外力作用,则必为二力构件.2011-9-11991.6.4 关于工程静力学中某些原理的适用性关于工程静力学中某些原理的适用性?工程静力学中原理的适用性工程静力学中原理的适用性力的可传性;平衡的充要条件,对于柔性体是不成立的2011-9-111001.在直角曲杆上作用一矩为M的力偶。则支座A、B的约束力满足条件。(1)FAFB(2)FA=FB(3)FAFBFAFB(2)2011-9-11101
限制150内