物体的受力分析与平衡.pptVIP

一 工程力学概述 工程力学 静力学 —— 研究物体的受力和平衡规律 求解约束反力 材料力学 —— 研究物体在外力作用下的变 形和失效现象 求解内部应力 失效：构件在外力作用下丧失正常工作能力 ★ 强度失效 构件在外力作用下发生不可 恢复的塑性变形或断裂 A B Fa Ft Fr 第 1 篇 工程力学基础 ★ 刚度失效 构件在外力作用下发生过量的弹性变形（影响工作） ★ 稳定失效 构件在外力作用下 其平衡形式发生突然转变 二 课程的主要内容 ★ 分析并确定构件所受各种外力的大小和方向 ★ 研究在外力作用下构件的内部受力变形和失效的规律 ★ 提出保证构件具有足够的强度、刚度和稳定性的 设计准则 研究机器 → 研究机构和零件 → 研究运动和强度 → 研究受力和内应力 刚体：受力作用后不变形的物体 一 . 基本概念 力系：作用在物体上的一组力 力系的等效：两个力系对同一物体的作用效果相同 第 1 章 物体的受力分析与平衡 力：物体之间的相互机械作用，是使物体获得加 速度 ( 运动效应 ) 和发生形变 ( 变形效应 ) 的外因 力有三个要素 ： 大小、方向和作用点 。 § 1.1 基本概念和物体的受力分析 2. 二力平衡条件： 大小相等， 方向相反且共线 3. 力的可传性原理 二 . 静力学的公理 1. 平行四边形法则 （合成） 4. 作用与反作用定律 ★ 二力构件 : 在两个力作用下处于平衡的构件 推论（三力汇交定理） 当刚体受三力作用而平衡时，若其中任 何两力的作用线相交于一点，则此三力 必在同一平面内，且第三个力的作用线 通过汇交点。 三力汇交：受三个力作用的物体如果平衡， 这三个力的作用线交于一点 证明： 作用在同一物体上的两个力 F 1 、 F 2 可以合成一个力 R ， F 1 、 F 2 、 R 相交于 O ；在平衡的前提下 F 3 一定与 R 共线， 即 F 3 通过 O 。 三 . 约束与约束反力 自由体：运动不受其他物体的限制 非自由体：（轨道上的机车、 风扇叶片 …… ） 约束： 对非自由体的某些运动 起限制作用的周围物体。 约束反力： 约束施加于被约束物 体的力，简称反力。 物体受力分为两类： 理想约束：光滑接触面、光滑圆柱铰链、无弹性柔索 … ★ 常见约束反力的性质、作用点与作用线 1 光滑接触面： 约束反力 主动力（载荷） 静力分析任务之一：确定未知约束反力 作用点在接触点，方向沿公法线 指向被约束物体 2 柔索约束： 约束反力：作用在接触点，方 向沿柔索背离被约束的物体。 3 光滑圆柱铰链： 作用线通过铰链中心 4 可动铰链支座： 垂直于支承面，通过铰链中心并指向被约束物体。 5 固定端约束： 既不能移动，也不能转动 四 . 物体的受力分析及受力图 受力图 —— 在受力体 ( 分离体 ) 上画出主动力和周围 物体对它的约束反力 受力分析 选择研究对象 → 取分离体 → 画受力图（分析受力） 取分离体 : 将所研究物体从周围物体中分离出来 , 明确 施力体，找出所有外力的作用点 B A C D P A C D A C D P F A F D 圆轮受力图 只受两个力的物体称为 二力杆 2 3 1 受力体：构件 3 作用点 : B （ F 23 ）、 C （ F 13 ） 平衡 ：等值反向共线 F 23 F 13 作用力与反作用力 根据约束性质 根据平衡条件 确定某些力的作用线 根据作用力与反作用力定律。 判别约束反力 三力汇交定理 受力体：构件 2 F 12 F 32 1. 平面汇交力系的合成 平行四边形 力系 F 1 、 F 2 、 F 3 、 F 4 合成为力 F R 力多边形法 § 1.2 平面汇交力系 一 平面汇交力系合成与平衡的几何法 ?