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工程力学基础观念与受力求

工程力学

  工程力学基本概念与受力图_物理_自然科学_专业资料。第一篇 静力学:研究物体在力系作用 下平衡规律的科学。 静力学主要研究:力系的简化和 力系的平衡条件及其应用。 第一篇 第一章 静力学公理与物体的受力分析 静力学的基本概念 §1–1 §1

  第一篇 静力学:研究物体在力系作用 下平衡规律的科学。 静力学主要研究:力系的简化和 力系的平衡条件及其应用。 第一篇 第一章 静力学公理与物体的受力分析 静力学的基本概念 §1–1 §1–2 §1–3 §1–4 静力学公理 约束与约束反力 物体的受力分析与受力图 第一章 静力学基本公理和物体的受力分析 §1-1 静力学基本概念 §1-1 静力学基本概念 一、力 1.定义: 物体间的相互机械作用。 2. 力的效应:①运动效应(外效应)。 ②变形效应(内效应)。 3. 力的三要素:大小,方向,作用点 §1-1 静力学基本概念 A F 二.刚体 在力的作用下,大小和形状都不变的物体。 三.平衡 物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直 线运动的状态。 第一章 静力学基本公理和物体的受力分析 §1-2 静力学基本公理 §1-2 静力学基本公理 公理:无须证明而公认的结论。 公理1 二力平衡公理 作用于刚体上的两个力,使刚体平衡的充要条件是: 等值、反向、共线 静力学基本公理 说明: 对变形体而言,上述条件 只是必要条件 F2 F1 变形体(绳子) 二力构件:只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件 二力杆 §1-2 静力学基本公理 公理2 加减平衡力系原理 加上或减去一个平衡力系,不改变原力系对刚体 的作用。 推论1:力的可传性。 对于刚体,力的三要素为:大小,方向,作用线 静力学基本公理 推论2:三力平衡汇交定理 刚体受三力作用而平衡,若其中两力汇交 于一点,则另一力必通过汇交点,且三力共 面。 F1 A F1 A C B F2 F3 B F2 C F3 §1-2 静力学基本公理 公理3 刚化原理 变形体平衡,刚化后仍平衡。 第一章 静力学基本公理和物体的受力分析 §1-3 约束与约束反力 §1-3 约束与约束反力 一、概念 约束: 限制非自由体某些位移的周围物体称 为约束。 §1-3 约束与约束反力 约束力: 约束对被约束物体的作用 叫约束力。 约束力特点: ① 大小未知; ② 方向与欲运动方向相反; ③ 作用在接触点。 §1-3 约束与约束反力 二、常见约束的类型及约束力的确定 1.柔索类约束 如:绳索、 链条、 胶带等。 §1-3 约束与约束反力 柔索类约束 永为拉力! FT P P FT1 FT1 FT2 F T2 §1-3 约束与约束反力 柔索类约束 §1-3 约束与约束反力 2.光滑面约束 §1-3 约束与约束反力 光滑面约束 约束反力作用在接触点处, 方向沿公法线,永为压力! P FN P FN FNA FNB §1-3 约束与约束反力 光滑面约束 §1-3 约束与约束反力 光滑面约束 §1-3 约束与约束反力 3.光滑圆柱铰链类约束 (1)中间铰 §1-3 约束与约束反力 光滑圆柱铰链约束 A A A Fy Fx §1-3 约束与约束反力 铰链约束实例 §1-3 约束与约束反力 (2)固定铰链支座 §1-3 约束与约束反力 固定铰链支座 FAy FAx §1-3 约束与约束反力 (3)活动铰链支座 §1-3 约束与约束反力 活动铰链支座 FA §1-3 约束与约束反力 固定铰链与可动铰链都有的桥梁 三种铰链都有的桁架结构 §1-3 约束与约束反力 中间铰和固定铰链支座 §1-3 约束与约束反力 铰链约束实例 (4)碟形铰链 (合页) (5) 径向轴承和止推轴承 §1-3 约束与约束反力 4 滑槽约束 FN §1-3 约束与约束反力 5 二力杆约束 FA 第一章 静力学基本公理和物体的受力分析 §1-4 物体的受力分析 和受力图 §1-4 物体的受力分析和受力图 一、受力分析 1、分析物体受了那些力的过程称为 受力分析。 2、作用在物体上的力有: 主动力:如重力,风力,气体压力等。 被动力:即约束力。 §1-4 物体的受力分析和受力图 二、受力图 画物体受力图主要步骤为: ① 选研究对象; ② ③ ④ 取分离体; 画主动力; 画约束反力。 §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 1 用力F 拉动碾子以轧平路面,重为G 的碾子受到 一石块的阻碍,如图所示。试画出碾子的受力图。 F A B §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 1 解: 碾子的受力图为: F F A B G A FNA B FNB §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 2 试画出图示结构中圆柱 O及杆AB的受力图。 §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 3 A D 如图所示,水平梁AB用斜杆 B 支撑,A 、 C、 D三处均为光滑铰 链连接。匀质梁重G1,其上放一 重为G2 的电动机。如不计杆CD 的自重,试分别画出杆CD和梁 G2 G1 C AB(包括电机)的受力图。 §1-4 物体的受力分析和受力图 解: 例题 3 1. 斜杆 CD 的受力图。 A D B FD G2 G1 D C C 二力杆 FC §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 3 2. 梁 AB(包括电动机)的 A D 受力图。 B FD G2 G1 D A B FAx C C D FAy G1 FD’ G2 FC §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 4 F 如图所示的三铰拱 桥,由左右两拱桥铰接 而成。设各拱桥的自重 不计,在拱上作用有载 荷F,试分别画出左拱和 右拱的受力图。 §1-4 物体的受力分析和受力图 解: 例题 4 F 1. 右拱 BC 的受力图。 FC C B FB §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 4 F 2.左拱AC的受力图。 表示法一 F C F D C FC’ FAx FC’ A FAy 表示法二 A FA §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 5 如图所示,梯子的两部分 F H D B A AB和AC在A点铰接,又在D、E 两点用水平绳连接。梯子放在光 滑水平面上,若其自重不计,但 E 在AB的中点H处作用一铅直载荷 C F。试分别画出梯子的AB 、 AC 部分以及整个系统的受力图。 §1-4 物体的受力分析和受力图 解: 1.梯子 AB 部分的受力图。 F H D B A 例题 5 FAy F E H A FAx C FB D B FD’ FD D E FE §1-4 物体的受力分析和受力图 2.梯子AC 部分的受力图。 FAy F H D A 例题 5 F H E C A FAx FAx’ FAy’ A FC E C FB D B FD’ FE’ B FD D E FE §1-4 物体的受力分析和受力图 3.梯子整体的受力图。 A A 例题 5 F H D B F H E C FB B D E FC C §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 6 A 60o 如图所示,重物重G = 20 kN,用 B D 钢丝绳挂在支架的滑轮B上,钢丝绳 的另一端绕在铰车D上。杆AB与BC 铰接,并以铰链A,C与墙连接。如 30o 两杆与滑轮的自重不计并忽略摩擦和 G 滑轮的大小,试画出杆AB和BC以及 滑轮B的受力图。 C §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 6 解: 1. 杆AB的受力图。 A 60o FAB A B D B 2. 杆BC 的受力图。 FBC’ B 30o FBA’ G C FCB C §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 6 A 60o 3. 滑轮B ( 不带销钉) 的受力图。 B 4. 滑轮B ( 带销 钉)的受力图。 A D FAB FBy F2 B B FBC’ FBx B FBA’ 30o G C F2 FBA 30o 60o F1 B FCB C FBC F1 §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 7 D A ? K C B 1 (一)试分别画出各杆、 滑轮B、销钉B以及整个 系统的受力图; 2 E G §1-4 物体的受力分析和受力图 解: D 例题 7 1. 杆BD(B处没有销钉) 的受力图。 B A ? K C 1 FDB D E 2 B G FBD §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 7 D 2. 杆AB(B处没有销钉) 的受力图。 FDB B D A ? K C 1 E 2 A FA FCy FBx B B FCx C G FBy FBD §1-4 物体的受力分析和受力图 3. 杆DE的受力图。 D D 例题 7 FDB D A ? K C B FDB’ 1 K B FCx’ C FK FCy’ FEx FBD E 2 E G FEy §1-4 物体的受力分析和受力图 4. 轮1(B处没有销钉)的受力图 D 例题 7 A ? K C B FK’ 1 B FB1y FB1x 1 E 2 F1’ G §1-4 物体的受力分析和受力图 5、销钉B 的受力图。 FA A D 例题 7 D FCy FDB FBx B FCx C A ? K C B FK’ 1 B FB1y FBy FB1x 1 B FBD FBD’ FBy’ B E F1’ FB1x’ 2 FBx’ FB’ G FB1y’ §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 7 6. 整体的受力图。 D D A ? K C B A ? K C B FA 1 1 E E FEx 2 FEy 2 G G G §1-4 物体的受力分析和受力图 例题 7 (二)画出销钉B与滑轮1一起的受力图、 D A ? K C B FK’ 1 FBy’ FBx’ B FBD’ 1 2 E FB’ F1’ G §1-4 物体的受力分析和受力图 (三)画出杆AB 、滑轮1、2,钢绳和重物 作为一个系统时的受力图。 D 例题 7 FA A B FCy K C FK’ A ? K C ? FBD’ FCx B 1 1 E 2 2 G G §1-4 物体的受力分析和受力图 三、画受力图应注意的问题 1、明确画谁的受力图。 2、注意二力杆与三力汇交。 3、约束性质判断准确。

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