第2讲 构件的静力分析.doc

第2讲 构件的静力分析 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　第2讲　构件的静力分析·件杆的基本变形 　　　　　　　　　　 　　　授课日期： 　 　　　课　　题：力偶和力矩·平面方程及应用·拉伸和压缩 　　　 　　　课　　型：课堂讲解　 　 　　　目的要求：1、掌握力矩和力偶的概念、性质、定理及分析计算方法 　　　　　　　　2、掌握平衡方程及其应用 　　　　　　　　3、掌握杆件拉伸与压缩的受力、变形特点，应力计算及许用应力 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　重点难点：1、力偶的定理与分析、平衡方程及应用 　　　　　　　　2、杆件拉伸与压缩的受力、变形特点，应力计算及许用应力 　　 　　　 　　　教　　具：　 　　　教学方式及时间分配：课时总计3课时，教师课堂讲解主要内容 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　复习与课外作业：　安排学生复习、预习；作业 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2－1） 　　　　　　　　　　　　　第二章　构件的静力分析 一、力矩和力偶 （一）力矩 　力矩是力对一点的矩，其定义如下： 　　力对点的矩可以用一个代数量表示，其绝对值等于力的大小和力臂的乘积，其正负号按如下确定：力使物体绕矩心逆时针转动时为正；反之为负。 　如下图：刚体上作用一力F，取O点，O点称为矩心；d称为力臂，则F对O点的矩用MO（F） 表示，其计算公式如下： 　　　　　　MO（F）＝±Fd　　　单位为牛顿·米（N·M） 　由上式可知： 1） 力的大小为零时，力矩为零 2） 力的作用线通过矩心时，力臂为零， 　　力矩为零； 3） 取不同矩心，力臂和转动方向都可　　　　　　　　　　　　　　　F 　　能改变，故同一力对不同矩心的力　　　　　　　　　图2－1 　　　矩并不相同。 （二）合力矩定理 　　　　　平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于所有各力对该点之矩的代数和。 　　　　　数学表达式为： 　　　　　　　　　　　　MO（R）＝MO（F1）＋MO（F2）＋...＋MO（Fi）　　（2－1） （三）　力偶和力偶矩 　　1、力偶 　　　　　　作用在刚体上的一对等值、反向而不共线的平行力称为力偶 　　2、力偶矩 　　　　由力偶产生的力矩之和。　　　　　　　　　　　　　　　　图2－2 　　　　　　MO（F，F，）＝MO（F）＋MO（F，） 　　　＝F（d＋a）＋F，·a 　　　＝F·d　　　　　 　　　　　　MO（F，F，）＝F·d　　（2－2） 由上表明：力偶对作用面内任一点的矩恒等于 力偶中一力的大小和力偶臂的乘积，它与力偶的旋转方向 有关而与矩心的位置无关，乘积Fd加上适当的正负号称为力偶矩 3、力偶等效变换的性质--平面力偶的等效条件 性质1：力偶可以在其作用平面内任意移动，而不改变它对刚体的作用。 性质2：只要保持力偶矩不变，可以同时改变力偶中力的大小和力臂的长短，而不改变力偶对刚体的作用。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2－2） 　　4、平面力偶系的合成与平衡 　　1）平面力偶系的合成 　　作用在刚体上同一平面内的几个力偶称为平面力偶系。平面力偶系能与一个力偶等效，这个力偶称为该平面力偶系的合力偶，合力偶等于力偶系中各力偶矩的代数和。 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　M＝M1＋M2＋M3＋...＝ΣMi 2）平面力偶系的平衡 　　　平面力偶系平衡的必要和充分条件是各力偶矩的代数和为零。 　　　　　　　　　　　　　　　　　ΣMi＝0 　二　平面一般力系向一点简化（根据教学进度选讲） 　　　　平面一般力系的简化，通常是利用下述定理，将力向一点简化。 　　 　　1、力的平移定理 　　作用在刚体上的力，可以在附加一个力偶的条件下，平移到刚体上任一指定点，而不改变原来对刚体的效应。附加力偶矩等于原力对指定点的矩。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2－3 　　　 　　　　　　　　　　　（a）图　　　　　　　　　（b）图　　　　　　　　（c）图　 　　 　　2、平面一般力系向一点简化·主矢和主矩 　　　　如下图：　根据力的平移定理，由（a）图可简化得（b）图；根据力的平行四边形法则及力偶的合成，（b）图可简化得（c）图。 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　即：　Fi′＝Fi　　Mi＝MO（Fi） 　　　　　　　R′＝ΣFi′＝ΣFi　　　　　　　（2－3）