3-9.静力学部分课件.ppt

《工程力学》教学课件 主讲：机械工程教研室 尹开勤 2007年1月 《工程力学》开课信息 一、开课基本情况 1、学时：4课时/周（共60学时） 2、上课周数：3+12=15周 3、学分：3学分 4、课程性质：专业课 二、授课教师信息 1、任课教师：尹开勤 2、办公室：嵩德楼B313 3、联系电话：8404（内线） 绪论 工程力学，研究物体在力作用下的机械运动规律和变形机理。 工程力学的知识体系是： 第一章 静力学的基本概念 §1-1力的概念 一、力 力是物体间相互的机械作用。 力不能脱离物体而存在。 力对物体的效应：运动效应（外效应） 变形效应（内效应） 力和力偶是两个不同性质的基本力学量。 广义力：力、力偶 静力学公理 公理一（二力平衡条件） 作用于同一刚体上的两个力成平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。 二力构件（二力杆、二力体）：只受两个力的作用而处于平衡的构件。 推论二（三力平衡汇交定理） 刚体受同一平面内三个互不平行的力作用而处于平衡时，这三个力的作用线必汇交于一点。 §1-2 力对点之矩 力矩是力对点之矩，是使物体绕一点转动效应的度量。这里研究的是力对其作用面上的点之矩。 力矩与力的大小、矩心到力作用线的垂直距离、转动方向有关。 §1-3 力偶与力偶矩 力偶作用面、力偶臂d（两力作用线之间的垂直距离） 力偶的两个力不是平衡力系。 力偶的两个力在同一坐标轴上的投影之和为零。 力偶的等效 同一平面上的两力偶等效的条件是：它们的力偶矩大小相等，转向相同。 由力偶等效条件，有如下重要性质: ①只要保持力偶矩不变，可同时改变力的大小和力偶臂的长度，而不改变力偶对刚体的作用效应。 ②只要保持力偶矩不变，可将力偶在其作用面内任意转移，而不改变力偶对刚体的作用效应。 平面力偶对物体的转动效应仅取决于力偶矩。 平面力偶系的合成与平衡条件 一、平面力偶系的合成 §1-4 力的平移定理 力的平移定理是力系简化的基础。 力的平移定理： 作用在刚体上的力可平移到该刚体内任一指定点，但必须在该力与该指定点所确定的平面上附加一力偶，其力偶矩等于原力对该指定点之矩。 §1-5 约束与约束（反）力 一、概念 自由体与非自由体 约束 限制非自由体运动的条件（周围物体） 约束反力（约束力、反力） 约束对被约束物体的作用力。 ?约束反力的方向总是与该约束所能阻碍的运动方向相反。 ?约束反力的作用点在约束与被约束物体相互接触处； 其约束反力的指向是确定的，必沿着接触面的公法线并指向物体，即是压力。 3. 光滑铰链约束 ① 圆柱铰链 ② 固定铰链支座 ④ 活动铰链支座（辊轴支座） 其约束反力含两个约束力和一个约束力偶，它们的方向可假设。 §1-5 物体的受力分析和受力图 1.受力分析：分析物体或物体系受到的主动力和约束反力。 2.受力图 ① 确定研究对象，分析周围物体； ② 解除约束，取分离体； ③ 在分离体上画上主动力； ④ 在分离体解除约束处，根据约束类型画上约束反力。 对于指向确定的约束反力，要正确画出其指向； 对于不能事先确定指向的约束反力，其指向可以假设。 第二章 平面力系 研究内容： 平面汇交力系的简化（合成） 平面汇交力系的平衡条件 研究方法： 几何法 解析法 §2-1平面汇交力系简化的几何法 作首尾相接的力多边形；从第一个力的起点到最后一个力的终点作力多边形的封闭边。 力系按力多边形法则合成的方法称为力系合成的几何法。 平面汇交力系的合成结果是一个合力，合力的作用线通过汇交点，合力的大小和方向由力多边形的封闭边表示，即等于各分力的矢量和。 §2-2平面汇交力系平衡的几何条件 平面汇交力系平衡的必要和充分条件：力系的力多边形自行封闭。 §2-3 平面汇交力系合成的解析法 一、力在坐标轴上的投影 §4-1平面一般力系概述 本章是静力学的重点，它的研究方法有普遍意义 。 本章研究： ①平面一般力系的简化 ②平面一般力系的平衡方程 §4-3 平面一般力系向一点的简化 选定简化中心 将平面一般力系分解为 §4-4 简化结果分析 平面一般力系向作用面内任一点O简化，可能有以下四种情况： §4-5 平面一般力系的平衡方程 平面一般力系平衡的必要和充分条件：力系的