工程力学教案概要.ppt

《工程力学》 授课计划----理论力学 授课计划----材料力学 总第一讲 第一章 静力学基础 绪论 §1-1 刚体和力的概念 §1-2 静力学公理 刚体和力的概念 刚体 在力的作用下，其物体内部任意两点之间的距离始终保持不变 刚体是静力学中对物体进行分析所简化的力学模型 力 力是物体间的相互机械作用 力对物体作用效应 外效应：使物体的运动状态发生改变； 内效应：使物体的形状发生改变 力是矢量 力的三要素：力的大小、方向、作用线 力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN） 分布力和集中力 力系 合力： 若一个力和一个力系等效，则这个力就称为该力系的合力；力系中的每个力就称为力系的分力； 将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力的过程，称为力系的简化。 平衡 定义： 物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。 建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称为惯性参考系。 平衡力系： 一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称为平衡力系。 力系成为平衡力系而需要满足的条件称为平衡条件。 静力学公理一 公理一：力的平行四边形公理 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个力，合力的作用点仍作用在这一点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。 矢量表示法：FR=F1+F2 静力学公理二、三 公理二：二力平衡公理 作用于刚体上的两个力使刚体平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反、作用线重合。 矢量表示法：F1=－F2； 静力学公理四、五 公理四：作用于反作用公理 任何两个物体相互的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，沿着同一条直线，分别作用在这两个物体上。 作用力和反作用力的作用对象 公理五：刚化原理 若变形体在某一力系作用下平衡，则可将此受力的变形体视为刚体，其平衡状态仍保持不变。 总第二讲 §1-3 力矩 §1-4 力偶 §1-5 力的平移 力矩 力对物体的运动效应，包括力对物体的移动和转动效应，其中力对物体的转动效应用力矩来度量。 力矩是力对物体的转动效应的度量 力矩的表示 力矩的矩心、力臂 大小、转向、作用面 正负号规定 右手螺旋法则 量纲单位： 牛顿.米[N.m]或千牛.米[kN.m] 合力矩定理 力系中合力对一点的矩，等于力系中各分力对同一点之矩的代数和。 设某力系为Fi（i=1,2,…n），其合力为FR，根据以上理论，则有表达式： 例1-2 圆柱齿轮如图，受到啮合力Fn的作用，设Fn=1400N，齿轮的压力角α=200，节圆半径，r=60mm，试计算力Fn对轴心O的力矩。 力偶 定义： 两个大小相等，方向相反，且不共线的平行力组成的力系称为力偶。 力偶的表示法 书面表示（F，F’） 图示 力偶矩 大小 正负规定：逆时针为正 单位量纲：牛米[N.m]或千牛米[kN.m] 力偶的基本性质 力偶的基本性质 力偶无合力 力偶中两个力对其作用面内任意一点之矩的代数和，等于该力偶的力偶矩 力偶的可移动性：（保持转向和力偶矩不变） 力偶的可改装性：（保持转向和力偶矩不变） 力偶的等效 平面力偶系 合成 平衡 力的平移定理 作用在刚体上某点的力，可以平移至刚体上任意一点，但同时必须增加一个附加力偶，该力偶的力偶矩等于原力对该点之矩。 作业 思考题 1-1～1-4 习题 练习1-1～1-5 作业1-6、1-7 总第三讲 第二章 §2-1 约束与约束反力 §2-2 受力图 单个物体受力图 物体系统受力图 约束与约束反力 定义： 限制某物体运动的其他物体称为该体的约束 约束的分类 柔性约束 刚性约束 铰链约束 固定端约束 柔性约束的特点： 只能受拉，不能受压。 只能限制延约束的轴线伸长方向 本书柔性约束力用 FT表示 常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等 刚性约束 光滑面： 限制接触点法向运动 固定端约束 性质特点： 限制了平面内可能的运动（移动和转动）。 受力图 绘出受力体（被分析物体）受到的所有外力的示意图，称为该受力体的受力图 画受力图步骤： 取分离体-----画出所分析物体的分离体 画主动力---画出该物体所受到的所有主动力 画约束力----根据约束的性质画出约束反力 举例： 例2-1 重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处，A端放在光滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图。 例2-2 （略）画AB梁的受力图。 物系受力图 物体系统中每个物体的受力分析方法和单个物体分析方法相同，但应注意以下几点： 物系受力分析时往往需要画整体受力图 画单个物体受力图时，注意作用与反作用力的关系。 注意判断二力构件（二力杆）。二力构件一般不作为单个物体画独立受力图。 例（物体系统受力图） P33 2-5(c) 作业 P30-33 思考题 需交作业： 2-2（a),2-5(