工程力學(xué)緒論及第一章

工程力學(xué)

教師:王劍莉

教研室：新圖書館612室

授課方式：講授、討論相結(jié)合（理論72學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）要求：認(rèn)真聽課，做好筆記課前預(yù)習(xí)，完成作業(yè)

閉卷考試期末成績：考試成績70分平時(shí)成績30分平時(shí)成績構(gòu)成：上課提問、習(xí)題、出勤；作業(yè)完成情況；課堂筆記工程師：這是一群羊（整體）力學(xué)家：這是一群綿羊（細(xì)節(jié)）物理學(xué)家：這是一群白色的綿羊（更細(xì)節(jié)）數(shù)學(xué)家：這是一群至少單面白色的綿羊（嚴(yán)密）一、力學(xué)的發(fā)展史緒論達(dá)芬奇早在(公元前287~212)古希臘阿基米德著的《論比重》就奠定了靜力學(xué)基礎(chǔ)。意大利的達(dá)芬奇(1452~1519)研究滑動(dòng)摩擦、平衡、力矩。波蘭的哥白尼(1473~1543)創(chuàng)立宇宙“日心說”意大利的伽利略(1564~1642)自由落體規(guī)律、慣性定律及加速度的概念.緒論德國的開普勒(1571~1630)提出行星運(yùn)動(dòng)三定律。緒論牛頓，(IsaacNewton1642-1727)偉大的英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家。牛頓在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，總結(jié)出物體的三個(gè)基本的定律，是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)理論體系緒論瑞士的伯努利(1667~1748)虛位移原理瑞士的歐拉(1707~1783)著出《力學(xué)》用微分方程研究法國達(dá)朗伯(1717~1785)名著《動(dòng)力學(xué)專論》達(dá)朗伯原理。法國拉格朗日(1736~1813)提出第二類拉格朗日方程緒論二、力學(xué)與工程實(shí)際的聯(lián)系南京長江二橋2001年3月26日建成通車，橋面寬32米三峽大壩緒論緒論緒論緒論奧迪轎車工程力學(xué)靜力學(xué)材料力學(xué)靜力學(xué)第一篇《靜力學(xué)》靜力學(xué)第一章靜力學(xué)的基本第二章平面匯交力系第三章力矩平面力偶系第四章平面任意力系第六章空間力系靜力學(xué)第一章靜力學(xué)的基本§1-1力的概念§1-2剛體的概念§1-3靜力學(xué)公理§1-4約束與約束反力§1-5物體的受力分析受力圖工程力學(xué)靜力學(xué)材料力學(xué)第一篇靜力學(xué)

靜力學(xué)主要研究物體在力系作用下平衡的問題。

作用在物體上的所有的力。

物體相對于慣性參考系（如地面）保持靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（靜力學(xué)主要研究靜平衡問題。）靜力學(xué)主要討論：物體的受力分析力系的等效替換（或簡化）力系的平衡

力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)§1-1力的概念力是矢量

在國際單位制(SI制)中，力的單位是牛[頓]或者千牛[頓]，符號(hào)為牛(N)或千牛(kN)。第一章靜力學(xué)公理和物體的受力分析

力是物體間相互的機(jī)械作用外效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)集中力汽車通過輪胎作用在橋面上的力分布力橋面板作用在鋼梁的力

剛體是指在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離始終保持不變的物體?！?-2剛體的概念

剛體與變形體模型剛體變形體變形體對于塔吊和組成塔吊的每一根桿件剛體研究塔吊不致傾倒，確定所需配重§1-3靜力學(xué)公理公理1力的平行四邊形法則

作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(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角線確定，如圖所示。合力矢(合力的大小和方向)(矢量的和)亦可用力三角形求得合力矢合力矢與分力作圖次序無關(guān)。公理2二力平衡條件

使剛體平衡的充分必要條件最簡單力系的平衡條件

作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。二力構(gòu)件二力構(gòu)件是指只在兩個(gè)力作用下而平衡的構(gòu)件。二力構(gòu)件的受力特點(diǎn)是：兩個(gè)力的方向沿作用點(diǎn)的連線。

二力構(gòu)件在受力分析中所占地位非常重要，必須先把它識(shí)別出來。公理3加減平衡力系原理

在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。推理1力的可傳性

作用在剛體上的力是滑動(dòng)矢量，力的三要素為大小、方向和作用線。

作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變該力對剛體的作用。注：只適用于剛體且一個(gè)剛體。推理2三力平衡匯交定理平衡時(shí)必與共線則三力必匯交O點(diǎn)，且共面。

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)，且第三個(gè)力的作用線通過匯交點(diǎn)。公理4作用和反作用定律

作用力和反作用力總是同時(shí)存在，同時(shí)消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個(gè)物體上。

在畫物體受力圖時(shí)要注意此公理的應(yīng)用。公理5剛化原理柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）

反之不一定成立，因?qū)傮w平衡的充分必要條件，對變形體是必要的但非充分的．剛體（受壓平衡）

柔性體（受壓不能平衡）

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。我們研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能遇到兩種情況：§1-4約束和約束力物體在空間的運(yùn)動(dòng)是不受限制的

自由體物體在空間的運(yùn)動(dòng)受到某些限制

非自由體約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。約束力：約束對非自由體的作用力。約束力大小方向作用點(diǎn)——待定——與該約束所能阻礙的位移方向相反——接觸處

由于周圍約束的作用，物體不能自由的運(yùn)動(dòng)，這種約束的作用以力的形式表現(xiàn)出來，便是約束給物體的作用力。——待定非自由體的運(yùn)動(dòng)形式取決于兩種力的共同作用：主動(dòng)力——這一類力主動(dòng)地使物體運(yùn)動(dòng)或是物體有運(yùn)動(dòng)的趨勢，一般為已知。

約束力（被動(dòng)力）——當(dāng)物體在約束限制的運(yùn)動(dòng)方向上有運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，就會(huì)受到約束的阻礙，這種阻礙作用就是約束作用與物體的約束力。一般為未知，其方向和大小由約束性質(zhì)和平衡方程來確定。工程常見的約束1、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束）直齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒輪嚙合

光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用表示．FNF'N2、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束柔索只能受拉力，又稱張力.用表示?！穹戳μ卣?方位：沿柔性體軸線指向：背離物體（受拉）只限制物體沿柔性體伸長方向的運(yùn)動(dòng)●約束特征：柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。3、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等）（1）徑向軸承（向心軸承）

約束特點(diǎn)：軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、軸承孔為約束。約束力：約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心。當(dāng)外界載荷不同時(shí)，接觸點(diǎn)會(huì)變，則約束力的大小與方向均有改變?？捎枚€(gè)通過軸心的正交分力，表示。

當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，軸與孔在接觸為光滑接觸約束——法向約束力。

（2）光滑圓柱鉸鏈約束特點(diǎn)：由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成。約束力：光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合問題，與軸承一樣，可用兩個(gè)正交分力表示。其中有作用反作用關(guān)系一般不必分析銷釘受力，當(dāng)要分析時(shí)，必須把銷釘單獨(dú)取出。鉸恐龍骨骼的鉸鏈連接（3）固定鉸鏈支座約束特點(diǎn)：由上面構(gòu)件1或2之一與地面或機(jī)架固定而成。約束力：與圓柱鉸鏈相同以上三種約束（徑向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈。4、其它類型約束（1）滾動(dòng)支座約束特點(diǎn)：在固定鉸支座與光滑固定平面之間裝