工程力学绪论静力学基本概念和物体的受力分析.pptVIP

绪论 * ● 1．工程力学的研究对象和内容 工程力学是一门研究物体机械运动一般规律及有关构件强度、刚度和稳定性等理论的科学，它包括理论力学和材料力学两门学科的有关内容。 理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。所谓机械运动就是物体在空间的位置随时间的变化规律。它是人们在日常生活和生产实践中最常见的一种运动形式，如各种机器的运转及车辆、船只的行驶等。理论力学的内容包括以下三个部分：静力学——研究物体平衡的一般规律，包括物体的受力分析、力系的简化方法、力系的平衡条件。运动学——从几何学角度来研究物体的运动(如轨迹、速度和加速度等)，而不研究引起物体运动的物理原因。动力学——研究受力物体的运动与作用力之间的关系。 理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。所谓机械运动就是物体在空间的位置随时间的变化规律。它是人们在日常生活和生产实践中最常见的一种运动形式，如各种机器的运转及车辆、船只的行驶等。理论力学的内容包括以下三个部分：静力学——研究物体平衡的一般规律，包括物体的受力分析、力系的简化方法、力系的平衡条件。运动学——从几何学角度来研究物体的运动(如轨迹、速度和加速度等)，而不研究引起物体运动的物理原因。动力学——研究受力物体的运动与作用力之间的关系。 ● 2．工程力学的研究方法 观察和实验是认识力学规律的重要实践环节。在观察和实践中，抓住主要因素，忽略次要因素，有助于理解问题的本质。同时，在抽象化过程中，将研究对象转化为力学模型，通过数学演绎和逻辑推理，得出工程上需要的数学表达式——力学公式。 例如，在研究物体的运动和平衡规律时，将物体抽象为刚体；在运动学和动力学中，将物体抽象为点、质点；在材料力学中，用变形固体来代替真实的物体等。根据人们长期的生活、生产实践经验和实验观察结果，应用抽象化的方法，通过分析、归纳、综合得到一些最普遍的力学公理和定律，然后再应用数学演绎和逻辑推理得到力学普遍定理和工程上的力学公式。工程力学正是沿着这条途径建立起来的。实际计算表明，按此建立的力学定理和公式能满足工程计算对精度的要求。 ● 3．工程力学在专业学习中的地位和作用 工程力学是机械、机电、化工、轻工、纺织、冶金和地质等类专业的技术基础课。它所讲述的力学基础理论和基本知识，以及处理工程力学问题的基本方法，在专业课和基础课之间起到桥梁的作用，为后续课程的学习提供了必要的理论基础。学习工程力学，要深刻理解其基本概念和基本定律，熟练掌握 定理和公式，把所学到的理论知识应用于工程实际中，进一步巩固和加深理解所学的知识并培养学生解决实际问题的能力。 第1章 静力学基本概念和物体的受力分析 ● 1.1 静力学基本概念 ● 1.1.1 刚体的概念 ● 1.1.2 力的概念 ● 1.2 静力学公理 ● 1.3 约束和约束反力 ● 1.3.1 基本概念 ● 1.3.2 约束类型 ● 1.4 物体的受力分析与受力图 ● 小结及习题 ● 1.1 静力学基本概念 ● 1.1.1 刚体的概念 静力学的研究对象是刚体。所谓刚体是指在任何情况下都不发生变形的物体。显然，这只是一个理想化的力学模型。实际上任何物体受力后或多或少都要发生变形，但工程中许多物体变形都非常微小。这些微小的变形对研究物体的平衡问题不起主导作用，可以忽略不计，因而可以把实际物体看作刚体，这样可以使问题研究大为简化。这种处理问题的方法是科学研究中重要的抽象化方法。例如研究飞机的平衡或飞行规律时，可以把飞机看作刚体。但是研究飞机的振动问题时，机翼等的变形虽然微小，就不能把飞机看成刚体了，而把它看成是变形体，这是材料力学的研究内容。 静力学中研究的物体只限于刚体，因此静力学又称为刚体静力学。 ● 1.1.2 力的概念 力是物体之间相互的机械作用。这种作用使物体的机械运动状态发生变化或使物体发生变形。前者称为力的运动效应，或外效应；后者称为力的变形效应，或内效应。静力学中主要讨论力的外效应。 应当指出，既然力是物体之间相互的机械作用，力就不能脱离物体而单独存在。在分析物体受力时，必须搞清哪个是施力体，哪个是受力体。 实践证明，力对物体的作用效应取决于以下三个要素： (1) 力的大小。指物体间相互作用的强弱程度。国际单位制(SI)中，力的单位为牛[顿](N)或千牛[顿](KN)。 (2) 力的方向。通常包含力的方位和指向两个含义。例如重力的方向是“铅垂向下”，“铅垂”是指力的方位；“向下”是说力的指向。 (3) 力的作用点。力的作用点是指力在物体上作用的位置。 一般说来，力的作用位置并不在一个点上，而是分布