工程力学ppt绪论1静力学基本概念和物体的受力分析.pptVIP

绪论; 理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。所谓机械运动就是物体在空间的位置随时间的变化规律。它是人们在日常生活和生产实践中最常见的一种运动形式，如各种机器的运转及车辆、船只的行驶等。理论力学的内容包括以下三个部分：静力学——研究物体平衡的一般规律，包括物体的受力分析、力系的简化方法、力系的平衡条件。运动学——从几何学角度来研究物体的运动(如轨迹、速度和加速度等)，而不研究引起物体运动的物理原因。动力学——研究受力物体的运动与作用力之间的关系。; 例如，在研究物体的运动和平衡规律时，将物体抽象为刚体；在运动学和动力学中，将物体抽象为点、质点；在材料力学中，用变形固体来代替真实的物体等。根据人们长期的生活、生产实践经验和实验观察结果，应用抽象化的方法，通过分析、归纳、综合得到一些最普遍的力学公理和定律，然后再应用数学演绎和逻辑推理得到力学普遍定理和工程上的力学公式。工程力学正是沿着这条途径建立起来的。实际计算表明，按此建立的力学定理和公式能满足工程计算对精度的要求。;第1章 静力学基本概念和物体的受力分析 ;● 1.1 静力学基本概念 ● 1.1.1 刚体的概念 ;● 1.1.2 力的概念 ;一般说来，力的作用位置并不在一个点上，而是分布在物体的某一部分面积或体积上。例如，蒸汽压力作用于整个容器壁，这就形成了面积分布力；重力作用于物体的每一点，又形成了体积分布力。但是在很多情况下，可以把分布在物体上某一部分的面积或体积上的力简化为作用在一个点上。例如，手推车时，力是分布在与手相接触的面积上，但当接触面积很小时，可把它看作集中作用于一点；又如重力分布在物体的整个体积上，在研究物体的外效应时，也可将它看作集中作用于物体的重心。这种集中作用于一点的力，称为集中力。这个点称为力的作用点。 力的三要素表明力是一矢量。它可用一有向线段来表示，如图1.1所示。线段的长度按一定比例尺表示力的大小；线段的方位角和箭头的指向表示力的方向；线段的起点或终点表示力的作用点。通过力的作用点，沿力的方向画出的直线，称为力的作用线。本书中用黑斜体字母表示矢量，如力表示力矢量；而用普通字母表示这个矢量的大小。;● 1.2 静力学公理 ; 只在两个力作用下处于平衡的构件，称为二力构件(简称二力杆)。因此二力构件所受的两个力必然沿两个作用点的连线，并且等值、反向，如图1.3所示。;2．公理二——加减平衡力系公理 ; 证明：设在刚体上点有一力的作用，如图1.4(a)所示。根据加减平衡力系原理，可在力的作用线上任取一点B，在点B加上一等值、反向、共线的平衡力 ，并使 ，如图1.4(b)所示。此时 和 也是一对平衡力系，可以去掉。这时可以看成 是单独作用。即力 就是原来的力 沿其作用线移到了B点。这就证明力的可传性。 由此可见，对刚体来讲，力的三要素可改写为：力的大小、方向和作用线。这样的矢量称为滑动矢量。 必须指出，力的可传性原理只适用于刚体而不适用于变形体。对于变形体，加减任何平衡力系，或将力沿其作用线移至物体上任一点，都会改变其内效应。;4．公理三——力的平行四边形公理 ;图1.5 ;6．公理四——作用与反作用公理 ;● 11.3 约束和约束反力 ;● 1.3.2 约束类型 ; a 图1.8 b ;3．中间铰链约束 ;4．固定铰链支座 ;5．活动铰支座(辊轴约束) ;● 11.4 物体的受力分析与受力图 ; (5) 注意作用力与反作用力的关系。对有两个以上物体相互约束的情形，更要注意这一关系。 以上五点在物体受力分析时是交替进行而不是按序进行。下面举例说明如何画物体的受力图。 例1.1】 简支梁两端用固定铰链支座和活动铰支座支撑，如图1.13(a)所示，处作用一集中载荷。若梁自重不计，试对梁进行受力分析。 ;解：(1) 选取研究对象：梁。 (2) 画出研究对象所受的主动力： 。 (3) 解除约束，画出约束反力。 A处为固定铰链约束，约束反力为通过点的两个正交分力 ；B端为活动铰支座，只有一个垂直于支撑面的约束反力 ，如图1.13(b)所示。 另外，梁AB的受力图可以根据三力平衡汇交定理，力 和 相交于点D，则A点的另一力 (A点合力)也必交于点D，由此确定约束反力 沿A、D两点的连线，如图1.13(c)所示。 【例1.2】 如图1.14(a)所示三铰拱桥，由左右两拱铰接而成。设各拱自重不计，在拱AC上作用有竖直载荷 。试分别画出拱AC和CB拱的受力图。 ; 解：分析对于拱CB，因为它只在B、C二处受铰链约束，因此拱CB是一个二力构件。而拱AC三点受力，