《哈工大理論力學(xué)》PPT課件.pptVIP

靜力學(xué)引言 靜力學(xué)： 研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）、 建立各種力系的平衡條件的科學(xué)。 1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受 哪些力，每個(gè)力的作用位置和方向，并畫出物體的 受力圖。 2、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）：用一個(gè)簡(jiǎn)單力系 等效代替一個(gè)復(fù)雜力系。 3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平 衡條件，并應(yīng)用這些條件解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題 。 剛體：絕對(duì)不變形的物體，或物體內(nèi)任意兩點(diǎn)間 的距離不改變的物體。 幾個(gè)基本概念： 力：物體間相互的機(jī)械作用，作用效果使物體的 機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。 力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。力是矢量。 力系：一群力?？煞譃椋浩矫鎱R交（共點(diǎn)）力 系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意 力系；空間匯交（共點(diǎn)）力系，空間平行力系 ，空間力偶系，空間任意力系。 平衡：物體相對(duì)慣性參考系（如地面）靜止或 作勻速直線運(yùn)動(dòng)。 第一章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析 介紹靜力學(xué)5條公理，約束和約束力的概念，物體受 力分析的方法，對(duì)畫物體受力圖進(jìn)行練習(xí)。 11 靜力學(xué)公理 公理1 力的平行四邊形法則 公理2 二力平衡條件 使剛體平衡的充分必要條件 最簡(jiǎn)單力系的平衡條件 合力（合力的大小與） (矢量和) 亦可用力三角形求得合力矢 此公理表明了最簡(jiǎn)單力系的簡(jiǎn)化規(guī)律，是復(fù)雜力 系簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)。 公理3 加減平衡力系原理 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。 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。 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(duì)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） 約束：對(duì)非自由體的位移起限制作用的物體。 約束力：約束對(duì)非自由體的作用力。 約束力 大小待定 方向與該約束所能阻礙的位移方向相反 作用點(diǎn)接觸處 12 約束和約束力 工程常見(jiàn)的約束 1、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束） 光滑支承接觸對(duì)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。 2 、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。 柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。 膠帶對(duì)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： 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。 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。 可用二個(gè)通過(guò)軸心的正交分力 表示。 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 ，如剪刀。 約束力： 光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合問(wèn)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。 （iii) 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（經(jīng)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(wèn)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)： 在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑 輥軸而成。 約束力 ： 構(gòu)件受到光滑面的約束力。 (2) 、球鉸鏈 約束特點(diǎn)：通過(guò)球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球 心任意轉(zhuǎn)動(dòng)，但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng)。 約束力：當(dāng)忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束問(wèn)題 。 約束力通過(guò)接觸點(diǎn)，并指向球心，是一個(gè)不能預(yù)先確 定的空間力?？捎萌齻€(gè)正交分力表示。 （3）、止推軸承 約束特點(diǎn) ： 止推軸承比徑向軸承多一個(gè) 軸向的位移限制。 約束力：比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束反力，亦有三 個(gè)正交分力 。 （1）光滑面約束法向約束力 （2）柔索約束張力 （3）光滑鉸鏈 球鉸鏈空間三正交分力 止推軸承空間三正交分力 （4）滾動(dòng)支座 光滑面 1-3 物體的受力分析和受力圖 在受力圖上應(yīng)畫出所有力，主動(dòng)力和約束力（被動(dòng)力 ） 畫受力圖步驟： 3、按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動(dòng)）力 1、取所要研究物體為研究對(duì)象（隔離體）畫出其簡(jiǎn)圖 2、畫出所有主動(dòng)力 例1-1 碾子重為 ，拉力為 ， 處光 滑接觸，畫出碾子的受力圖。 解：畫出簡(jiǎn)圖畫出主動(dòng)力畫出約束力 例1-2 屋架受均布風(fēng)力 （N/m ），屋架重為 ，畫出屋 架的受力圖。 解：取屋架 畫出主動(dòng)力 畫出約束力 畫出簡(jiǎn)圖 例1-3 水平均質(zhì)梁 重為 ，電動(dòng) 機(jī)重為 ，不計(jì)桿 的自 重，畫出桿 和梁 的受 力圖。圖(a) 解： 取 桿，其為二力構(gòu)件，簡(jiǎn) 稱二力桿，其受力圖如圖(b) 取 梁，其受力圖如圖 (c) 若這樣畫，梁 的受 力圖又如何改動(dòng)? 桿的受力圖能否 畫為圖（d）所示 ？ 例1-4 不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩 擦，畫出左、右拱 的 受力圖與系統(tǒng)整體受力圖 。 解： 右拱 為二力構(gòu)件，其受 力圖如圖（b）所示 取左拱AC ,其受力圖 如圖（c）所示 系統(tǒng)整體受力圖如 圖（d）所示 考慮到左拱 在三個(gè)力 作用下平衡，也可按三力 平衡匯交定理畫出左拱 的受力圖，如圖（e）所 示 此時(shí)整體受力圖如圖 （f）所示 討論：若左、右兩拱都 考慮自重，如何畫出各 受力圖？ 如圖（g） （h） （i） 例15 不計(jì)自重的梯子放在光滑 水平地面上，畫出梯子左 右兩部分