湖南大学《工程力学》课件-第1章绪论受力分析.pptVIP

例1-2 解：取屋架 画出主动力 画出约束力 画出简图 屋架受均布风力 （N/m）， 屋架重为 ，画出屋架的受力图． 工 程 力 学 湖南大学《工程力学》 构件失效的三类形式 强度失效：构件在外力作用下发生不可恢复的塑 性变形或发生断裂 刚度失效：构件在外力作用下产生过量变形 稳定失效：构件在外力作用下发生平衡形式的突 然转变 对构件设计的要求 构件应具备足够的强度（即抵抗破坏的能力），以保证在规定的使用条件下不致发生破坏。 构件应具备足够的刚度（即抵抗变形的能力），以保证在规定的使用条件下不产生过分的变形。 构件应具备足够的稳定性（即维持其原有平衡形式的能力），以保证在规定的使用条件下不产生失稳现象。 为达到上述对构件设计的要求，需进行以下几个方面的工作： 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强度、刚度和稳定性的设计准则和设计方法 力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变，或使物体发生变形． 力的三要素：大小、方向、作用点。力是矢量． 运动效应 变形效应 刚体 变形体 力的概念 A F 静力学引言 静力学： 研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件的科学． 1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图． 2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系． 3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题 ． 刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距离始终保持不变的物体. 力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变． 力的三要素：大小、方向、作用点.力是矢量． 力系：一群力, 可分为：平面汇交（共点）力系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意力系；空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，空间任意力系． 平衡：物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动． 第一章 静力学公理和物体的受力分析 §1-1 静力学公理 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，如图所示。 公理2 二力平衡条件 使刚体平衡的充分必要条件 最简单力系的平衡条件 亦可用力三角形求得合力矢 合力(合力的大小与) (矢量的和) 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，且作用在同一直线上。 公理3 加减平衡力系原理 推理1 力的可传性 作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线． 在已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。 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。 推理2 三力平衡汇交定理 平衡时 必与 共线则三力必汇交O 点，且共面． 作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，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。 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，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上． 在画物体受力图时要注意此公理的应用． 公理5 刚化原理 柔性体（受拉力平衡） 刚化为刚体（仍平衡） 反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对变形体是必要的但非充分的． 刚体（受压平衡） 柔性体（受压不能平衡） 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。 约束：对非自由体的位移起限制作用的物体. 约束力：约束对非自由体的作用力． 约束力 大小——待定 方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反 作用点——接触处 §1-2 约束和约束力 工程常见的约束 1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束） 光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用 表示． 2 、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束 柔索只能受拉力，又称张力.用 表示． 柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体． 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力． 3 、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等） （1） 径向轴承（向心轴承） 约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由