过程装备及控制基础（彭培英）第1-2章 静力学基础-平面力系.pptVIP

第1章 静力学基础 在外力作用下，形状、大小均保持不变的物体。 是抽象化的概念，是为了研究问题方便而引入的。 力：物体间的相互机械作用，是矢量。 单位：国际：牛顿（N），千牛（kN）； 工程：千克力（kgf）。 注意：凡以人名命名的单位符号的第一个字母要大写，如瓦特（W）、安培（A）、焦尔（J） 力系：同一个物体上作用着 两个及其以上的力， 则这些力组成力系。 有关力的合成和分解的知识见下节。 §2-1 平面汇交力系的合成 结论：平面汇交力系可合成一个合力，它的作用线通过力系的汇交点，大小和方向用力多边形的封闭边表示。 2、解析法（代数计算法） （1）力的投影 §2-2 平面汇交力系的平衡条件 力是物体发生运动状态变化的根本原因，而要使刚体保持平衡状态（静止或匀速直线运动），则其上所有力的合力必为零。 在力的多边形上表现为封闭边为0，即力的多边形自行封闭。 §2-3 力矩与力偶 （1）指力对点之矩。 （2）在平面问题中其为代数量。 （3）计算式为mo(F)=±F?h (F—力；h—力臂，是点O到力的作用线的垂直距离） 组成力偶的两个力对其作用面内任一点O的矩的代数和。如图2.11所示。 一、力的平移定理 作用于刚体上的一个力可以移至其上的另一点，其大小不变，为了不改原来的作用效果，此时应加上一个附加力偶矩，其大小为原力对新点之矩。 二、平面一般力系的简化 作用在物体上的力在同一平面内，但各力并不汇交于同一点，又不全部平行。 三、固定端约束 固定端实例 §2-5 平面一般力系的平衡条件和平衡方程 同平面汇交力系的解析条件，若在平面一般力系作用下的刚体处于平衡状态，则其上的主矢与主矩必都为0，即： 或 ——解析方程 例 悬臂梁AB上作用着均布载荷q （单位长度上的力，N/m），自由端作用着集中力F和力偶矩m，梁长l，求固定端A处的反力。 （1）梁AB受力分析 均布载荷 ：在求反力时一般用集中力代替，大小为q.l ，作用在梁的l/2处。 * 力学是基础学科，包括许多分支，如一般力学、工程力学、固体力学、流体力学等，工程力学是在工程实际中应用最广。本课程所讲授的就是工程力学的相关内容，是 “机械传动和过程装备的基础” 。 §1-1 静力学的基本概念 研究物体平衡的科学。 一、平衡态与平衡条件 平衡态：物体相对于地球保持静止或匀速直线运动的状态。 平衡条件：物体处于平衡态时，作用于其上的外力应满足的条件。 二、刚体 三、力与力系 力的作用效应 运动效应 变形效应 运动状态的变化 发生变形 移动 转动 （外效应） 形状 大小 （内效应） 五、力的作用效应 大小、方向、作用点。它由带箭头的线段组成。 四、力的三要素 （F）表示。 书写时用 黑体字母（F）或字母上加箭头 常用 六、合力与分力 合力： 分力： 正交分力： 力系的作用效果与一个力等效，则该力为力系的合力。 一个力可以分解为两个及其以上的力，其中的每一个力为原力的分力。 由于一个力的分力有多组，常将力分解为两个相互垂直的力。 七、作用于物体上的载荷 任何物体上都作用着一定的载荷，化工设备、机械是在一定载荷下工作的。当其上的载荷超过一定限度时，设备机械就不能正常工作了。 因此有必要对物体上的载荷做深入了解。 七、作用于物体上的载荷 作用于物体上的载荷 力 力偶 有移动效应 转动效应 只有转动效应 后面讲 集中力： 分布载荷： 力集中作用在某点（作用范围很小） 如图中的F 作用在某范围内（分布在一定长度） 如图中的q q 一、平面汇交力系 各作用力的作用线位于同一平面内，且汇交于同一点的力系。 （共面汇交） 第2章 平面力系 二、平面汇交力系的合成（1） 1、几何法（绘图法） 力的平行四边形法则（对角线为合力） 力的三角形法则（第三边为合力） 力的多边形法则（封闭边为合力） （多力合成） 合成方法有两个： 几何法、解析法 如图所示，有一力F。将其向x轴、y轴作投影， 则Fx、Fy即为力的投影。 其为代数量，正负号作如下规定：与x轴正向一致为正，反之为负。 （2）合力投影定理 经推导知：合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。 y x 0 Fx Fy F A B 二、平面汇交力系的合成（2） （3）平面汇交力系合成的解析法 cosα= α——R与x轴正向夹角 合