模块外力受力图力偶张祥霖.ppt

《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院模块1：外力1-1受力图——力偶主讲：张祥霖学习目标：一、掌握力偶和力偶矩基本概念和计算方法。二、掌握力偶的性质。学习内容：一、力偶和力偶矩。二、力偶的性质。§4–2力偶一、力偶和力偶矩1、力偶由两个等值、反向、不共线的（平行）力组成的力系称为力偶，记作(F,F′)力偶矩力偶中两力所在平面称为力偶作用面。力偶两力之间的垂直距离称为力偶臂。2、力偶矩单位：N?m或kN?m将力偶中的一个力的大小和力偶臂的乘积冠以正负号，(作为力偶对物体转动效应的量度，称为力偶矩，用m或m(F,F′)表示正负规定：逆时针为正力偶的三要素力偶矩的大小、力偶的转向、力的作用面二、力偶的性质力偶的基本性质力偶无合力:力偶不能简化为一个力，即力偶不能用一个力等效替代。因此力偶不能与一个力平衡，力偶只能与力偶平衡。设刚体上的A和B分别作用着大小不等，指向相反的平行力F1和F2，若F1＞F2。由同向平行力合成的内分反比关系，来求反向平行力的合力。图4－6b所示，将力F1分解成两个同向平行力，使其中一个分力F2′作用于点B，且F2′＝－F2，设另一个分力为FR，其作用线与AB的延长线交于C点。现将平衡力F2和F2′减去，力FR就与原来两反向平行力F1和F2等效。即力FR为F1和F2的合力。因为F2＝F2′＋FR＝F2＋FR所以FR＝F1－F2由内分反比关系知若F1＝F2，则力F1和F2组成力偶，此时，FR＝0，于是CA＝∞CA＝∞，说明合力的作用点C不存在，所以力偶不能合成为一合力。即力偶不能用一个力代替，也不能与一个力平衡，力偶只能用力偶来平衡。如图所示，力偶(F,F′)的力偶矩m(F)＝F?d在其作用面内任取一点O为矩心，因为力使物体转动效应用力对点之矩量度，因此力偶的转动效应可用力偶中的两个力对其作用面内任何一点的矩的代数和来量度。设O到力F′的垂直距离为x，则力偶(F,F′)对于点O的矩为mo(F,F′)=mo(F)+mo(F′)=F（x+d）-F′x=F?d=m所得结果表明，不论点O选在何处，其结果都不会变，即力偶对其作用面内任一点的矩总等于力偶矩。所以力偶对物体的转动效应总取决于偶矩（包括大小和转向），而与矩心位置无关。力偶对其作在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关。二、力偶的性质力偶的基本性质力偶的等效：在同一平面内的两个力偶，只要两力偶的力偶的代数值相等，则这两个力偶相等。推论1力偶可在其作用面内任意移动和转动，而不会改变它对物体的效应。推论2只要保持力偶矩不变，可同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长度，而不会改变它对物体的作用效应。力偶对物体的作用，完全取决于力偶矩的大小和转向。因此，力偶可以用一带箭头的弧线来表示如图所求，其中箭头表示力偶的转向，m表示力偶矩的大小。《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院《工程力学》精品资源共享课安徽水利水电职业技术学院