大学理论力学精要.ppt

第一句话： 同学们好！ 第二句话： 力学，力学，就是要用力去学！ 第四句话： 让我们齐心协力，共同到达胜利的彼岸！ 绪 论 1 力学发展与认知规律、力学的应用 2 理论力学的研究对象与内容 学习理论力学的目的和研究方法 学习理论力学课程的方法 力学是在社会实践的基础上逐步发展起来的一门基础性学科，它的发展与完善推动了科学技术和社会的进步。 我国著名力学家周培源(1902－1993) ：“力学是关于物质宏观运动规律的科学。” Ⅱ 力学的应用 应用：土木、机械、航空、航天、化工、水利、交通、能源、矿产、地质、物理、计算机科学，生物、天文、体育研究、环境等方面 振动实例 Ⅱ理论力学的研究方法 理论分析 建立力学模型 研究力学中的数学方法 力学问题的定性分析与定量分析 实验分析 检验模型、理论、方法、结果的正确性 模拟与仿真 模拟和仿真系统的动力学过程 揭示一些力学现象 C A B A B FA FB 双铰链刚杆约束 §1–4 约束和约束反力 受力图正确吗? C A B A B FA FB 双铰链刚杆约束 §1–4 约束和约束反力 ? 解答 约束力为沿x、y坐标轴的两个分力、和一个约束力偶。 A B B A 未知量个数：3 请考虑空间固定端有几个未知量？ （5）平面固定端支座 概念：在构件端部不能使 物体移动又不能使物体转 动的支座。 约束特点：不能使构件移 动和不能使构件转动。 球铰链——空间三正交分力 止推轴承——空间三正交分力 （2）柔体约束——张力 （4）滚动支座—— ⊥光滑面 （3）光滑铰链—— （1）光滑面约束——法向约束力 总结 链杆——一个约束力 平面固定端支座——三个约束力 在力学问题的研究中，首先需要搞清楚所研究的物体受到那些力的作用以及每个力的作用位置和方向，这个分析过程称为受力分析。把从周围物体中分离出来进行研究的物体（称为研究对象），单独画出它的简图，这一过程称为取研究对象或取分离体。在研究对象（分离体）上，用矢量画出其所受的全部外力（全部主动力和约束反力），这种表示物体受力情况的简明图形称这该物体的受力图。 §1-3 物体的受力分析和受力图 画受力图步骤： 3、按约束性质画出所有约束力。 1、取所要研究物体为研究对象（分离体），画出其简图； 2、画出所有主动力； 画受力图注意： （1）若物体有三力作用，则要考虑三力汇交； （2）二力杆受力图先画； （3）画整体受力图时，系统内部的内力不要画，因为它不影响 整体平衡； （4）作用力与反作用力是一对同性质的力，即要不是一对拉力 要不是一对压力。画受力图时不要漏画。 例1-1 解：画出简图 画出主动力 画出约束力 碾子重为 ，拉力为 ， 、 处光滑接触，画出碾子的受力图． 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． 例1-3 解： 取 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b) 水平均质梁 重为 ，电动机重为 ，不计杆 的自重，画出杆 和梁 的受力图。 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，故称为压力，用 表示． 光滑接触面约束只能阻止物体沿光滑接触面的公法线趋向接触面运动而不能阻止物体沿其它方向运动。 讨论： （1）物体的尖端与光滑表面接触，其约束反力沿约束表面的法线方向。 （2）物体的光滑表面与尖端约束接触，其约束反力沿物体表面的法线方向。 （3）物体的尖槽与物体的尖端接触，其约束反力方位、方向不定，其约束反力用两个垂直分量表示。说明：画物体受力图时，若约束反力的方位、方向不确定，则约束反力可分解为两个垂直分力表示，其指向可假设。 公切面 公法线 约束力沿公法线方向 指向被约束的物体。 B A C B A C A D C F FC FB F FA B 柔绳 图（b）受力图正确吗? ? 思考题 (a) (b) B A C D F 柔绳 (a) A C F FC FB FA B (b) §1–5 受力分析和受力图 ? 解答 2、柔体约束 柔索只能受拉力，又称张力.用 表示． 概念：柔软的绳索、链条、皮带等用于阻碍物体运动或运动趋势 称为柔体约束。柔体约束只能阻止物体沿绳索的中性线离开绳索而不能阻止物体沿其它方向运动。 动画 柔体约束对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体，为拉力用FT表示。 柔体约束只能阻止物体沿绳索的中性线离开绳索而不能阻止 物体沿其它方向运动。 3