《汽車工程力學(xué)》課件-第一章 靜力學(xué)基本概念及受力分析

第一章靜力學(xué)基本概念及受力分析力學(xué)在工程上的應(yīng)用案例

14人受傷思考兩個問題1、力學(xué)原因2、力學(xué)的重要性緒論

主要內(nèi)容：１、靜力學(xué)—研究物體在力系作用下處于平衡的規(guī)律力系的簡化和剛體的平衡條件。例:一、工程力學(xué)研究的內(nèi)容與對象Keywords:力

平衡運動力學(xué)—研究質(zhì)點和剛體的運動及物體的運動與力之間的關(guān)系例:Keywords:運動力

材料力學(xué)—研究構(gòu)件在外力作用下的變形、受力及破壞的規(guī)律例:構(gòu)件的強度、剛度及穩(wěn)定性。Keywords:變形二、工程力學(xué)在工程技術(shù)中的地位1、技術(shù)、基礎(chǔ)學(xué)科2、給后續(xù)課程打基礎(chǔ)三、學(xué)習(xí)工程力學(xué)的基本要求及方法章節(jié)目錄§1-1基本概念§1-2靜力學(xué)公理§1-4受力圖和受力分析§1-3約束與約束力靜力學(xué)：主要研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律。一、基本概念——力物體間的相互機械作用。1.力的定義：2.力的效應(yīng)：①外效應(yīng)

②內(nèi)效應(yīng)§1-1基本概念力使物體運動狀態(tài)的改變力使物體形狀尺寸的改變3.力的三要素：大小、方向、作用點我們可以用如圖所示的矢量F表示力。力的單位：N，kNAF力在坐標(biāo)軸上的投影力系：一群力。等效力系：若兩個力系對物體的作用效應(yīng)相同，則這兩個力系互為等效力系。合力：若一個力與一個力系等效，則這個力為

該力系的合力。二、基本概念——平衡就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。三、基本概念——剛體物體相對慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運動。公理3：力的平行四邊形法則公理1：二力平衡公理公理2：加減平衡力系公理公理4：作用與反作用定律公理5：剛化原理推理1：力的可傳性定理推理2：三力平衡匯交定理§1-2靜力學(xué)公理公理1：二力平衡公理作用于同一個剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要與充分條件是：這兩個力大小相等（等值）|F1

|=|F2

|

方向相反

（反向）F1

=–F2

沿同一直線（共線）

在已知力系上加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。（這個公理常用于力系的簡化）公理2：加減平衡力系公理作用在剛體上的力，可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點，而不改變該力對剛體的效應(yīng)。BAFABABFF2=F=-F1推論1：力的可傳性公理3：力的平行四邊形法則

作用于物體上同一點的兩個力可合成一個合力，此合力也作用于該點，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形對角線來表示。

F1F2FR三角形法則：F1F2FRF1F2FR（此公理是力系合成和力的分解的基礎(chǔ)）推論2：三力平衡匯交定理

剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點，則另一力的作用線必匯交于同一點，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無窮遠(yuǎn)處匯交——平行力系。）此推理的作用：當(dāng)知道剛體只作用三個力時，可根據(jù)已知的兩個力，確定第三個力的方向。力的可傳性平行四邊形公理二力平衡推論2證明公理4：作用與反作用定律當(dāng)甲物體對乙物體有作用力時，甲物體也受到來自乙物體的反作用力。所以作用力與反作用力作用于兩個物體上，且這兩個力大小相等（等值）方向相反

（反向）

沿同一直線（共線）

思考公理4和公理1的區(qū)別是什么？F1F2F1’F1作用力與反作用力平衡力公理5：剛化原理

變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 （1）變形體處于平衡狀態(tài)時，一定滿足剛體的平衡條件（2）但滿足剛體的平衡條件，變形體不一定處于平衡狀態(tài)。公理5告訴我們：F1F2§1-3約束與約束力一、基本概念自由體:位移不受限制的物體。非自由體（被約束體）:位移受到限制的物體。約束反力：約束作用于被約束體上的作用力。約束：對非自由體的某些位移預(yù)先施加的限制條件稱為約束。列車是非自由體鐵軌是約束體鐵軌作用在車輪上的力為約束力二、約束類型和確定約束反力方向的方法：1.由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束特點：繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。2.光滑接觸面的約束(指不計摩擦)特點：約束反力作用在接觸點處，方向沿公法線，指向受力物體。PNNPNANB（若為尖點和面的接觸，則沿該面的法線方向）3.光滑圓柱鉸鏈約束①圓柱鉸鏈銷釘銷釘孔O約束反力：在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)并通過圓心，但方位和指向不能確定。一般畫受力圖有如圖兩種方式。FxFyF②固定鉸支座約束特點：與圓柱鉸鏈類似約束反力：如圖所示（Fx和Fx’,Fy和Fy’是作用力與反作用力關(guān)系）Fx’Fy’FyFx③活動鉸支座約束特點：與光滑接觸面類似約束反力：垂直于支承面，在單面約束的條件下，指向被約束體F固定鉸支座活動鉸支座§1-4受力圖和受力分析一、基本概念受力圖：表示研究物體上所受全部力的圖形。受力分析：分析研究對象的受力情況的過程。①選研究對象；②取分離體；③畫上主動力；④畫出約束反力。畫受力圖的主要步驟為：二、實例[例1]ABOFPOFPABFBFA已知壓路機的碾子，受石塊A阻擋而靜止不動，拉力F，碾子重P，不計摩擦。畫出碾子的受力圖。A、B兩處均為光滑接觸，故A、B兩處約束力均沿A、B兩接觸處公法線方向。[例3]不計自重的梯子放在光滑水平地面上，A處為光滑鉸鏈，D、E兩點用水平繩連接。H點作用一鉛直力F。畫出左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖。整體受力圖：[例3][例4]三、畫受力圖總結(jié)①選研究對象；（研究對象可以是單個物體，或幾

個物體構(gòu)成的子系統(tǒng)，或整體）②取分離體；③畫上主動力；④畫出約束反力。（約束反力要畫在被約束體和約

束的接觸處，方向與所阻礙的位移方向相反）畫受力圖的主要步驟：內(nèi)力：研