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1、1 1工程力學(xué)工程力學(xué)2 2課程簡(jiǎn)介工工程程力力學(xué)學(xué)理論力學(xué)理論力學(xué)材料力學(xué)材料力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課。研究物體受力后的效應(yīng)技術(shù)基礎(chǔ)課。研究物體受力后的效應(yīng)運(yùn)動(dòng)、平衡（外效應(yīng)）運(yùn)動(dòng)、平衡（外效應(yīng)）剛體剛體變形、內(nèi)力（內(nèi)效應(yīng)）變形、內(nèi)力（內(nèi)效應(yīng)）變形固體變形固體 3 3理理論論力力學(xué)學(xué) 物體在外力作用下的運(yùn)物體在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并建立運(yùn)動(dòng)與受力動(dòng)規(guī)律，并建立運(yùn)動(dòng)與受力之間的定量關(guān)系。之間的定量關(guān)系。靜靜 力力 分分 析析運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力分析運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力分析物體在外力作用下的平衡規(guī)律物體在外力作用下的平衡規(guī)律 4 4理論力學(xué)第一章第一章 工程靜力學(xué)基礎(chǔ)工程靜力學(xué)基礎(chǔ)5 51 11 1 靜力學(xué)的基本概念靜力學(xué)

2、的基本概念1 12 2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理 1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力 1 14 4 受力分析和受力圖受力分析和受力圖第第第第一一一一 章章章章 工工工工程程程程靜靜靜靜力力力力學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)礎(chǔ)礎(chǔ)目錄目錄6 6剛體是一種理想化的力學(xué)模型。剛體是一種理想化的力學(xué)模型。一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問(wèn)題本身的要求有關(guān)。形的大小，而且和問(wèn)題本身的要求有關(guān)。2 2、剛體剛體在外界的任何作用下形狀和大小都始在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟?，終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟拢我鈨牲c(diǎn)間的距離保

3、持不變的物體任意兩點(diǎn)間的距離保持不變的物體。1 1、平衡平衡平衡是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是平衡是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是指物體相對(duì)地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)指物體相對(duì)地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。狀態(tài)。3 3、力力力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用 結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。1 11 靜力學(xué)的基本概念靜力學(xué)的基本概念7 7確定力的必要因素確定力的必要因素力的力的三要素三要素大小大小 方向方向作用點(diǎn)作用點(diǎn) 力的效應(yīng)力的效應(yīng)外效應(yīng)外效應(yīng)改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效應(yīng)改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)引起物體變形的效應(yīng)引起物體

4、變形的效應(yīng)力的表示法力的表示法 力是一矢量力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來(lái)表示，如圖。記號(hào)來(lái)表示，如圖。F F力的單位力的單位 在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1(N)1N=1公斤公斤米米/秒秒2 2 （kg kg m/sm/s2 2)。1 11 1 靜力學(xué)的基本概念靜力學(xué)的基本概念8 8 基本概念基本概念力力 系系作用于同一物體或物體系上的一群力。作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系等效力系對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。平衡力系平衡力系能使物體維持平衡的力系。能使物體維持平衡的力系。合合 力力在特

5、殊情況下，能和一個(gè)力系等效在特殊情況下，能和一個(gè)力系等效 的一個(gè)力。的一個(gè)力。1 12 2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理9 9公理一公理一 (二力平衡公理二力平衡公理)要使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)，要使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿必須也只須這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。同一直線作用。公理二公理二 (加減平衡力系公理加減平衡力系公理)可以在作用于剛體的任何一個(gè)力系上加上可以在作用于剛體的任何一個(gè)力系上加上或去掉幾個(gè)互成平衡的力，而不改變?cè)ο祵?duì)或去掉幾個(gè)互成平衡的力，而不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。剛體的作用。1 12 2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理

6、1010推論推論 (力在剛體上的可傳性力在剛體上的可傳性)作用于剛體的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線作用于剛體的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動(dòng)，而不改變它對(duì)該剛在該剛體內(nèi)前后任意移動(dòng)，而不改變它對(duì)該剛體的作用體的作用=F FA AF F2 2F F1 1F FA AB BF F1 1A AB B1 12 2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理1111A A公理三公理三 (力平行四邊形公理力平行四邊形公理)作用于物體上任一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用作用于物體上任一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個(gè)力，即合力。合力的矢由原兩于同一點(diǎn)的一個(gè)力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對(duì)角矢

7、力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對(duì)角矢來(lái)表示。來(lái)表示。F F1 1F F2 2R R矢量表達(dá)式：矢量表達(dá)式：R=FR=F1 1+F+F2 2即，合力為原兩力的矢量和。即，合力為原兩力的矢量和。1 12 2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理1212推論推論 (三力匯交定理三力匯交定理)當(dāng)剛體在三個(gè)力作用下平衡時(shí)，設(shè)其中兩力的當(dāng)剛體在三個(gè)力作用下平衡時(shí)，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點(diǎn)，則第三力的作用線必定也通過(guò)作用線相交于某點(diǎn)，則第三力的作用線必定也通過(guò)這個(gè)點(diǎn)。這個(gè)點(diǎn)。F F1 1F F3 3R R1 1F F2 2A A=證明：證明：A A3 3F F1 1F F2 2F F3 3A A3 3A AA A2

8、 2A A1 11 12 2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理1313公理四公理四 (作用和反作用公理作用和反作用公理)任何兩個(gè)物體間的相互作用的力，總是大小相等，任何兩個(gè)物體間的相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時(shí)分別作用于這兩作用線相同，但指向相反，并同時(shí)分別作用于這兩個(gè)物體上。個(gè)物體上。公理五公理五 (剛化公理剛化公理)設(shè)變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則設(shè)變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個(gè)已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），如將這個(gè)已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響。其平衡不受影響。1 12 2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理14141 13 3 約束和

9、約束反力約束和約束反力1 1、自由體自由體：2 2、非自由體非自由體：3 3、約束約束：4 4、約束反力約束反力：5 5、主動(dòng)力：主動(dòng)力：可以任意運(yùn)動(dòng)（獲得任意位移）的物體?？梢匀我膺\(yùn)動(dòng)（獲得任意位移）的物體。不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。約束對(duì)被約束體的反作用力。約束對(duì)被約束體的反作用力。由周圍物體所構(gòu)成的、限制非自由體由周圍物體所構(gòu)成的、限制非自由體位移的條件。位移的條件。約束力以外的力。約束力以外的力。基本概念：基本概念：15151 1、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束：、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束：常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1 13 3 約束和約束

10、反力約束和約束反力1616A1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束17172 2、理想光滑接觸面約束、理想光滑接觸面約束1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1818光滑接觸面約束實(shí)例光滑接觸面約束實(shí)例1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束19193 3、光滑圓柱鉸鏈約束、光滑圓柱鉸鏈約束A AB BN NA AB B1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束2020N Ny yN Nx x(1)(1)固定鉸鏈支座：固定鉸鏈

11、支座：N N 1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束2121(2)(2)活動(dòng)鉸鏈支座：活動(dòng)鉸鏈支座：N NN N常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力2222光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力2323常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力24244 4、光滑球鉸鏈約束：、光滑球鉸鏈約束：A AB BN N常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1 13 3 約束和約束反力約束和

12、約束反力2525A AB BN NA AN NB BA AC CB B5 5、雙鉸鏈剛桿約束：、雙鉸鏈剛桿約束：常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力2626常見(jiàn)的幾種類型的約束常見(jiàn)的幾種類型的約束1 13 3 約束和約束反力約束和約束反力6 6、插入端約束：、插入端約束：27271 14 4 受力分析和受力圖受力分析和受力圖畫(huà)受力圖的方法與步驟：畫(huà)受力圖的方法與步驟：1 1、取分離體（研究對(duì)象）、取分離體（研究對(duì)象）2 2、畫(huà)出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生、畫(huà)出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生 運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）3

13、 3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫(huà)出約束、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫(huà)出約束 反力（研究對(duì)象與周圍物體的連接關(guān)系）反力（研究對(duì)象與周圍物體的連接關(guān)系）2828A AP PN NF FT TE E C CG GB BE EP PA AF FD D解：解：(1)(1)物體物體B B 受兩個(gè)力作用：受兩個(gè)力作用：(2)(2)球球A A 受三個(gè)力作用：受三個(gè)力作用：(3)(3)作用于滑輪作用于滑輪C C 的力：的力：C CN NG GT TG GT TG G1 14 4 受力分析和受力受力分析和受力圖圖T TD DQ QB B例題例題1-1 1-1 在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球在圖示的平面系

14、統(tǒng)中，勻質(zhì)球A A重為重為P P，借本身重量和，借本身重量和摩擦不計(jì)的理想滑輪摩擦不計(jì)的理想滑輪C C 和柔繩維持在仰角是和柔繩維持在仰角是 的光滑斜面上，繩的光滑斜面上，繩的一端掛著重為的一端掛著重為Q Q 的物體的物體B B。試分析物體。試分析物體B B、球、球A A 和滑輪和滑輪C C 的受力的受力情況，并分別畫(huà)出平衡時(shí)各物體的受力圖。情況，并分別畫(huà)出平衡時(shí)各物體的受力圖。2929ECABFDBCNBNC解：解：1 1、桿、桿BC BC 所受的力：所受的力：2 2、桿、桿AB AB 所受的力：所受的力：表示法一：表示法一：表示法二：表示法二：BDAFNAxNAyNBBAFDNAHNB例題

15、例題1-2 1-2 等腰三角形構(gòu)架等腰三角形構(gòu)架ABC ABC 的頂點(diǎn)的頂點(diǎn)A A、B B、C C 都用鉸鏈連都用鉸鏈連接，底邊接，底邊AC AC 固定，而固定，而AB AB 邊的中點(diǎn)邊的中點(diǎn)D D 作用有平行于固定邊作用有平行于固定邊AC AC 的力的力F F，如圖，如圖1 113(a)13(a)所示。不計(jì)各桿自重，試畫(huà)出所示。不計(jì)各桿自重，試畫(huà)出AB AB 和和BC BC 的受力圖。的受力圖。1 14 4 受力分析和受力受力分析和受力圖圖3030例例題題1-3 1-3 如如圖圖所所示示壓壓榨榨機(jī)機(jī)中中，桿桿AB AB 和和BC BC 的的長(zhǎng)長(zhǎng)度度相相等等，自自重重忽忽略略不不計(jì)計(jì)。A A，

16、B B，C C，E E 處處為為鉸鉸鏈鏈連連接接。已已知知活活塞塞D D上上受受到到油油缸缸內(nèi)內(nèi)的的總總壓壓力力為為F F=3kN3kN，h h=200 200 mmmm，l =1500=1500 mmmm。試試畫(huà)畫(huà)出出桿桿AB AB，活活塞塞和和連連桿桿以以及及壓壓塊塊C C 的受力圖。的受力圖。D DEABCllh1 14 4 受力分析和受力受力分析和受力圖圖3131FABA解：解：1.1.桿桿AB 的受力圖。的受力圖。2.活塞和連桿的受力圖?；钊瓦B桿的受力圖。3.壓塊壓塊 C 的受力圖。的受力圖。CBxyFCxFCyFCByxFFBCFAB1 14 4 受力分析和受力受力分析和受力圖圖

17、DEABCllh3232 A AP PB BQ QA AB BC CP P 思考題思考題1 14 4 受力分析和受力受力分析和受力圖圖 P PQ QN NAxAxN NAyAyN NByByN NC CN NB BP PN NB BN NA A3333343435353636373738383939小結(jié)小結(jié)1 1、理解力、剛體、平衡和約束等重要概念、理解力、剛體、平衡和約束等重要概念2 2、理解靜力學(xué)公理及力的基本性質(zhì)、理解靜力學(xué)公理及力的基本性質(zhì)3 3、明確各類約束對(duì)應(yīng)的約束力的特征、明確各類約束對(duì)應(yīng)的約束力的特征4 4、能正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析、能正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析4040作業(yè)：作業(yè)：1-2,1-3，1-4