工程力學(xué)受力分析演示

（優(yōu)選）工程力學(xué)第一章受力分析ppt講解當(dāng)前1頁，總共64頁。力學(xué)無處不在電力系統(tǒng)技術(shù)汽車技術(shù)航空航天土木工程機(jī)械工程水利工程船舶工程…當(dāng)前2頁，總共64頁。當(dāng)前3頁，總共64頁。當(dāng)前4頁，總共64頁。當(dāng)前5頁，總共64頁。當(dāng)前6頁，總共64頁。海洋鉆井平臺(tái)當(dāng)前7頁，總共64頁。和平號(hào)空間站當(dāng)前8頁，總共64頁。高速列車當(dāng)前9頁，總共64頁。攔海大型水壩當(dāng)前10頁，總共64頁。世界最高的橋梁當(dāng)前11頁，總共64頁。當(dāng)前12頁，總共64頁。引言研究的對(duì)象構(gòu)件：組成機(jī)械與結(jié)構(gòu)的零，構(gòu)件構(gòu)件桿件板件塊體當(dāng)前13頁，總共64頁。引言力及其作用效應(yīng)力：物體間的相互機(jī)械運(yùn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體在空間的位置隨時(shí)間的變化。力按作用方式劃分：外力體積力(Ｎ/m3)表面力分布力集中力(Ｎ)線分布力(Ｎ/m)面分布力(Ｎ/m2)當(dāng)前14頁，總共64頁。力的內(nèi)效應(yīng)（變形）：使物體的形狀發(fā)生變化

力的外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)）：使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變引言力及其作用效應(yīng)當(dāng)前15頁，總共64頁。變形——構(gòu)件尺寸與形狀的變化彈性變形：外力解除后可以消失的變形塑性變形（塑性變形）：外力解除后不能消失的變形當(dāng)前16頁，總共64頁。引言構(gòu)件的三種失效模式失效或破壞：構(gòu)件在外力作用下喪失正常功能強(qiáng)度失效:抵抗破壞的能力剛度失效:抵抗變形的能力穩(wěn)定性失效:保持原有變形（平衡）形式的能力當(dāng)前17頁，總共64頁。—研究力的外效應(yīng)。研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律的科學(xué)。靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論力學(xué)材料力學(xué)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性—研究力的內(nèi)效應(yīng)。研究物體在外力作用下的變形和失效規(guī)律。靜力學(xué)﹢材料力學(xué)工程力學(xué)工程力學(xué)是研究構(gòu)件在外力作用下的平衡、變形和破壞的規(guī)律。當(dāng)前18頁，總共64頁。靜力學(xué)Statics研究對(duì)象：剛體(Rigidbody)當(dāng)前19頁，總共64頁。

靜力學(xué)的任務(wù)：

靜力學(xué)的研究內(nèi)容：研究物體平衡的一般規(guī)律

1.物體受力分析2.力系的簡(jiǎn)化3.力系的平衡條件

當(dāng)前20頁，總共64頁。第一章靜力學(xué)基本概念與物體受力分析研究物體平衡的一般規(guī)律當(dāng)前21頁，總共64頁。剛體：在力的作用下不變形的物體。BWACG§1-1靜力學(xué)基本概念當(dāng)前22頁，總共64頁。箭頭的長度表示力的大小箭頭的方向表示力的方向箭頭的始端（末端）表示力的作用點(diǎn)（箭頭所沿著的直線表示力的作用線）力的單位:N(SI)和kN力的作用線FO定位矢量力的三要素：力的大小力的方向力的作用點(diǎn)滑移矢量自由矢量力是矢量當(dāng)前23頁，總共64頁。力系：

作用在物體上的一群力。等效力系：

兩個(gè)力系分別作用于同一物體其效應(yīng)相同。力系的簡(jiǎn)化：

對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的力系求與它等效的簡(jiǎn)單力系的過程稱為力系的簡(jiǎn)化。平衡力系：

一個(gè)作用于剛體而使其保持平衡的力系稱為平衡力系。當(dāng)前24頁，總共64頁。平面力系：

諸力作用線在同一平面，否則稱為空間力系。平行力系：

諸力作用線彼此平行。任意力系：

諸力作用線任意分布的力系。匯交力系：

諸力作用線匯交于一點(diǎn)。當(dāng)前25頁，總共64頁。平衡： 物體相對(duì)于慣性參考系靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（一般取固連在地球上的參考系）剛體的平衡條件： 剛體處于平衡狀態(tài)時(shí)作用于剛體上的力系應(yīng)滿足的條件。當(dāng)前26頁，總共64頁。公理1力的平行四邊形法則F1F2FRF1F2F1F2FRFR§1-2靜力學(xué)公理

作用在物體上的同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力作用點(diǎn)也是該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定。FR=F1

+F2當(dāng)前27頁，總共64頁。公理2二力平衡條件作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充分必要條件是：兩個(gè)力大小相等，方向相反，且在同一直線上,即

F1=-F2ABF1F2當(dāng)前28頁，總共64頁。CDFDFC

只在兩點(diǎn)受力而處于平衡的物體叫二力構(gòu)件或二力桿。二力構(gòu)件FCFD

二力構(gòu)件不論其形狀如何，其所受的兩個(gè)力的作用線，必沿著兩力作用點(diǎn)的連線。

AB當(dāng)前29頁，總共64頁。

在已知力系上加上或減去一個(gè)任意的平衡力系，將不會(huì)改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。推理1力的可傳性

作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線推移到剛體內(nèi)的另一點(diǎn)，而不改變力對(duì)剛體的作用效應(yīng)。公理3加減平衡力系原理FF2=-F1=FF1F2FF當(dāng)前30頁，總共64頁。推理2三力平衡匯交定理

作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且三個(gè)力的作用線匯交一點(diǎn)。當(dāng)前31頁，總共64頁。

公理4作用與反作用定理

作用力與反作用力總是同時(shí)存在，且大小相等、方向相反、沿同一直線，分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。注意：本公理與公理2(二力平衡條件）是有區(qū)別的。PFTPT’F當(dāng)前32頁，總共64頁。公理5剛化原理變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)保持不變。

剛體的平衡條件是變形體平衡的必要而非充分條件。FFFFFFFF當(dāng)前33頁，總共64頁。自由體：位移不受限制的物體。非自由體：位移受限制的物體。約束：對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體。約束反力(反力)：約束對(duì)物體作用的力。

§1-3約束和約束反力

約束反力的大小﹑方向﹑作用點(diǎn):作用點(diǎn):

約束與非自由體的接觸點(diǎn)（面）方向：和約束所能限制位移方向相反大小：

隨已知力的變化而變化當(dāng)前34頁，總共64頁。被動(dòng)力：

未知的約束反力。主動(dòng)力：

已知力（載荷﹑重力等）靜力學(xué)中主動(dòng)力系+被動(dòng)力系=平衡力系

約束反力的大小可由平衡條件（平衡方程）求得求約束反力的大小是靜力學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)當(dāng)前35頁，總共64頁。光滑支承面對(duì)物體的約束反力，作用在接觸點(diǎn)處，方向沿接觸表面的公法線(法線)，并指向受力物體。稱為法向反力，用FN或N表示。ABFAFB常見的約束類型1.光滑接觸表面約束FNC當(dāng)前36頁，總共64頁。

繩索對(duì)物體的約束反力，作用在接觸點(diǎn)，方向沿著繩索背離物體。

當(dāng)鏈條或膠帶繞在輪子上，對(duì)輪子的約束反力沿輪緣的切線方向背離輪子。APAF’FPT2T1T2’T1’2.柔性約束 當(dāng)前37頁，總共64頁。

特點(diǎn)：軸可以在孔內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以沿孔的軸線移動(dòng)；但軸承阻礙著軸沿徑向向外移動(dòng)。徑向軸承3.光滑鉸鏈約束（1）向心軸承當(dāng)前38頁，總共64頁。

方向不能確定的約束反力通常用兩個(gè)未知的正交分力X和Y表示。AYAXA約束反力的方向往往預(yù)先不能確定，但是，無論它朝向何方，其作用線必垂直于軸線并通過軸心。NxNy當(dāng)前39頁，總共64頁。(2)圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座

圓柱鉸鏈由銷釘將兩個(gè)鉆有同樣大小孔的構(gòu)件連接而成。

若鉸鏈連接中有一個(gè)固定在地面或機(jī)架上，則稱為固定鉸鏈支座。1、銷釘2、構(gòu)件當(dāng)前40頁，總共64頁。3

滾動(dòng)支座（輥軸支座）實(shí)物簡(jiǎn)圖約束力NNN當(dāng)前41頁，總共64頁。4空間約束約束反力未知量約束類型AFAAFAxFAyA徑向軸承圓柱鉸鏈鐵軌蝶鉸鏈當(dāng)前42頁，總共64頁。(1)球鉸鏈實(shí)物簡(jiǎn)圖約束力FxFzFy當(dāng)前43頁，總共64頁。(2)止推軸承約束力FxFzFy當(dāng)前44頁，總共64頁。1.光滑接觸表面約束FNC2.柔性約束 AP3

滾動(dòng)支座和固定鉸支座NNyNx當(dāng)前45頁，總共64頁。

分離體：把研究對(duì)象從有聯(lián)系的周圍物體中分離出來，得到解除約束的物體，稱為分離體，這一過程又叫取分離體。

受力圖：把研究對(duì)象所受的所有力（主動(dòng)力和約束反力）全部畫出來的圖稱為受力圖。

§1-4物體的受力分析和受力圖

當(dāng)前46頁，總共64頁。確定研究對(duì)象一、物體受力分析的過程取分離體分析受力畫受力圖當(dāng)前47頁，總共64頁。

受力圖舉例例1-1

試畫出圖示重為P的石磙的受力圖。ABABFFpFAFB當(dāng)前48頁，總共64頁。ABC試畫出圖示自重為P，AC邊承受均布風(fēng)力（單位長度上的力的載荷集度為q）的屋架的受力圖。PqYAXANB例1-2qABC當(dāng)前49頁，總共64頁。圖示梁AB自重為P，B端上一重物重Q，CD桿自重不計(jì)，試分別畫出桿CD和梁AB的受力圖。例1-3

QPCDABFDFCABFD’YAXAPQ當(dāng)前50頁，總共64頁。PCABD圖示為不計(jì)自重的三鉸剛架，試分別畫出剛架AC和剛架CB的受力圖。例1-4

PDCAYAXAYCXCYBXBXC

’BCYC’當(dāng)前51頁，總共64頁。PCABDPDCABCFCFBFC’FA

解二當(dāng)前52頁，總共64頁。圖示為不計(jì)自重的三鉸剛架。試分別畫出剛架AC、剛架CB及整體的受力圖。

作用在鉸C上的集中載荷P，可以認(rèn)為作用在C銷上。下面就研究對(duì)象的三種不同選取方法分別進(jìn)行討論。CABPQ例1-5

當(dāng)前53頁，總共64頁。AC（1）銷C與剛架AC一起作為研究對(duì)象

銷C與哪邊剛架一起作為研究對(duì)象，集中載荷P就畫在哪邊剛架的鉸C上。CBFB’FCFC’YAXAPQ當(dāng)前54頁，總共64頁。ACCB（2）銷C與剛架CB一起作為研究對(duì)象XCYCXC’YC’PQYBXBYAXA當(dāng)前55頁，總共64頁。（3）專門分析銷C的受力CBACPQXC1’YC1’XC1YC1YAXAFB’FCF’C當(dāng)前56頁，總共64頁。（4）整體受力圖對(duì)于集中力作用在中間鉸上的情況，分析時(shí)，不將銷與二力構(gòu)件放在一起作為研究對(duì)象，可使分析簡(jiǎn)單。CABPQYAXAFB’YBXBFB’當(dāng)前57頁，總共64頁。一張完整的受力圖應(yīng)該包含的內(nèi)容：1研究對(duì)象，即有分離體圖。

2所有的主動(dòng)力和約束反力。

3注有所有主動(dòng)力和約束反力的符號(hào)。

畫受力圖的步驟：2明確研究對(duì)象，取分離體，畫分離體圖。

3在分離體上，畫上所有的主動(dòng)力。4在分離體上，按約束性質(zhì)畫上所有約束反力。6校核。

1觀察有無二力構(gòu)件。5畫出作用和反作用力之間的關(guān)系。當(dāng)前58頁，總共64頁。幾個(gè)物體用銷釘連接——約束力過柱鉸中心，方向未知，可用其正交分量表示。兩物體鉸接解除鉸鏈約束當(dāng)前59頁，總共64頁。1解除柱鉸的約束時(shí)，視各被連接物均只與銷釘聯(lián)系，而各被連接物之間相互無聯(lián)系。2銷釘不可略去，解除約束時(shí)銷釘可單獨(dú)取為分離體，也可與某一物體連在一起，其余被連接物視為從銷釘上摘下。3若鉸鏈處作用了主動(dòng)力，則主動(dòng)力視為作用于銷釘上。當(dāng)前60頁，總共64頁。圖示的各桿與輪自重不計(jì)，物塊重P。按以下三種情況畫受力圖。例1-6PDⅡⅠBCKθEA1）各構(gòu)件的