第一章工程力学 2.ppt

第一章 工程力学 ; 第一节 构件的受力分析 ;一、力的概念及性质;力的三要素:力的大小、方向和作用点（线） ;力的表示：力是一个矢量，矢量用黑体字或在白字体上加一箭头 ;力系:作用在同一物体上的两个或两个以上的力。 平衡力系:使物体处于平衡状态的力系。 平衡力系中的各力对物体作用的外效应彼此抵消，因此平衡力系是对物体作用的外效应等于零的力系。 ;等效力系：若两个力系分别作用于同一物体．它们所产生的外效应相同，则这两个力系互为等效力系。 合成与分解：若 一 个力与一个力系等效，则这个力是该力系的合力，而该力系中的各个力为其合力的分力。 合成：由力系求合力的过程。 分解：将合力转化成几个分力的过程; 2、力的基本性质;力的可传性：作用于刚体上的一个力，可沿其作用线移动到刚体的任意一点，而不改变它对刚体的作用。 加减平衡原理：在刚体上加上或减去一个或几个平衡力系，不改变原力系的作用。 ;力的可合性与可分性; 2、力的基本性质;1、力矩;正负：力使物体绕矩心逆时针转向时为正，反之为负; 2、力偶;两个要素;3、力偶的性质;=;由力偶的等效性，还可以推出力偶两个重要特性； 力偶可在其作用平面内任意转移(包括移动和转动)，而不改变该力偶对物体的作用 在保持力偶矩大小和转向不变的条件下，可以任意改变力偶中的力和力偶臂的大小不影响它们对物体的作用。;力的平移定理;三、物体的受力分析及受力图;约束力：约束对非自由体的作用力．;A.柔软体约束;柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体．;B.光滑面约束;B.光滑面约束; （1） 径向轴承（向心轴承）; 当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变．; （2）光滑圆柱铰链;约束力：;（3） 固定铰链支座; 约束特点：; （4）活动铰链支座;D.固定端约束;（1）柔索约束——张力;2 受 力 图;例1-1;例1-2;例1-2;例1-3 ;例1-4 ;系统整体受力图如图（d）所示;考虑到左拱AC 三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC 的受力图，如图（e）所示;讨论：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？;例1-5;梯子左边部分受力图如图（c）所示;整体受力图如图（e）所示;画受力图时注意的问题：;平面任意力系平衡的充要条件是： ; 平面任意力系平衡的解析条件是：所有各力在两个任选的坐标轴上的投影的代数和分别等于零，以及各力对于任意一点的矩的代数和也等于零.;例1-6;例1-7;例1-8;例1-9;第二节 直杆的拉伸与压缩;一、构件变形的基本形式;2、杆件的四种基本变形;;二、轴向拉伸或压缩时的内力;2、求内力的方法——截面法;P;已知F1=10kN；F2=20kN； F3=35kN；F4=25kN;试画出图示杆件的轴力图。;例2-2，一等截面直杆，受轴向内力P1、P2、P3的作用，已知P1=8kN，P2=10kN，P3=6kN ，试求AB、BC、CD各段上轴力。 解：N1=P1=8KN N2=P1-P2=-2KN N3=P1-P2+P3=4KN ;三、轴向拉伸或压缩时的应力;2、轴向拉伸或压缩时横截面上的应力;结论： 杆件受拉伸或压缩时，截面上的内力(或应力)呈均匀分布，其方向与横截面垂直。 故（正）应力的计算式为： 单位（Pa，MPa）;3、轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力;正应力和剪应力的符号规定： 正应力以拉应力为正，压应力为负. 剪应力有顺时针转动趋势者为正，反之为负。 ;当α=0时，正应力为　　　　　　， 达到最大值，即直杆受轴向拉伸或压缩时，最大正应力发生在横截面上。 当α=450时，剪应力为　　　　　， 斜截面上产生最大剪应力，其值等于横截　　　　面上正应力的一半。　　　;四、轴向拉伸或压缩时的强度条件;为了保证受轴向拉伸或压缩时的杆件安全可靠的工作，必须使： （[σ]＜σlim）;轴向拉伸或压缩时的强度计算;P;横向变形系数（泊松比μ） ： 在弹性范围内，横向应变与纵向应变之比的绝对值为一常数（无因次），即 ;;3、虎克定律;例2-3;解：;A;（3）求柱的总变形; 六、轴向拉伸或轴向压缩时材料的机械性能;国家标准《金属拉伸试验法》GB228—87 规定了标准试件的形状和尺寸。;1、低碳钢拉伸时的机械性能;明显的四个阶段;两个塑性指标:; 对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线