工程力学第1章课件

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1、第一篇工程静力学工程力学(1)第一篇工程静力学本篇主要研究三方面问题：物体的受力分析；力系的等效简化；力系的平衡条件及其应用。工程静力学（statics）的理论和方法不仅是工程构件静力设计的基础，而且在解决许多工程技术问题中有着广泛应用。第一篇工程静力学第1章静力学基础第1章静力学基础本章主要介绍静力学模型—物体的模型、连接与接触方式的模型、载荷与力的模型，同时介绍物体受力分析的基本方法。力和力矩力偶及其性质约束与约束力平衡的概念受力分析方法与过程结论与讨论返回总目录第1章静力学基础4.力的单位：国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)力的概念1．定义：力

2、是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态或使物体变形。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AFAF第1章静力学基础力和力矩集中力和分布力物体受力一般是通过物体间直接或间接接触进行的。接触处多数情况下不是一个点，而是具有一定尺寸的面积。因此无论是施力体还是受力体，其接触处所受的力都是作用在接触面积上的分布力（distributedforce）。在很多情形下，这种分布力比较复杂。例如，人之脚掌对地面的作用力以及脚掌上各点处受到的地面支撑力都是不均匀的。力和力矩集中力和分布力当分布力作用面积很小

3、时，为了分析计算方便起见，可以将分布力简化为作用于一点的合力，称为集中力（concentratedforce）。例如，静止的汽车通过轮胎作用在桥面上的力，当轮胎与桥面接触面积较小时，即可视为集中力；而桥面施加在桥梁上的力则为分布力。F1F2q力和力矩集中力和分布力直接接触的物体，通过接触表面的相互作用。如物体间压力等。表面力分布作用在接触面上。表面力非直接接触物体间的相互作用。如物体重力、惯性力、电场力、磁场力等。体积力分布作用在物体整个体积内，与质量有关。体积力力的可传性推论Ⅰ：力的可传性原理(principleoftransmissibilityofaf

4、orce)作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至刚体内任意点而不改变力对刚体的作用效应。FF推论表明，对于刚体，力的三要素(threeelementsofaforce)变为：力的大小、方向和作用线。可沿方位线滑动的矢量称为滑动矢量(slidingvector)。作用于刚体上的力是滑动矢量。①是代数量。当F=0或d=0时，=0。③是影响转动的独立因素。⑤=2⊿AOB=Fd,2倍⊿形面积。力对物体可以产生移动效应--取决于力的大小、方向转动效应--取决于力矩的大小、方向-+1、力对点的矩说明：②F↑,d↑转动效应明显。④单位Nm力系的概念力系——作用于同一物体或物体系

5、上的一群力。等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。平衡力系——能使物体维持平衡的力系。合力——在特殊情况下，能和一个力系等效的一个力。力系可分为：平面汇交（共点）力系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意力系；空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，空间任意力系定理：平面力系的合力对平面内任一点的矩，等于所有各分力对同一点的矩的代数和即：合力矩定理[例]已知：如图F、Q、l,求：和解：①用力对点的矩法②应用合力矩定理力偶的定义F2F1r1r2rBA大小相等,方向相反,不共线的两个力所组成的力系，称为力偶（couple）。力偶与力偶系力偶实例F1F2F

6、1＝－F2力偶与力偶系二力作用线之间的垂直距离-力偶臂（armofacouple）。力偶的作用面与力偶臂F1F2二力所在平面-力偶作用面（actingplaneofacouple）。力偶与力偶系力偶矩矢量力偶对O点之矩等于这个力系中的两个力对该点之矩之和.力偶与力偶系力偶与力偶系力偶的性质特点二:力偶对刚体的运动效应只与力偶矩矢量有关.力偶的性质特点一:力偶无合力.力偶与力偶系关于力偶性质的推论只要保持力偶矩矢量不变，力偶可在作用面内任意移动，其对刚体的作用效果不变。FF´FF´力偶与力偶系关于力偶性质的推论只要保持力偶矩矢量不变，力偶可在作用面内任

7、意移动，其对刚体的作用效果不变。FF´FF´力偶与力偶系关于力偶性质的推论保持力偶矩矢量不变，分别改变力和力偶臂大小，其作用效果不变。FF´F/2F´/2力偶与力偶系关于力偶性质的推论只要保持力偶矩矢量大小和方向不变,力偶可在与其作用面平行的平面内移动。M=Fdk力偶与力偶系关于力偶性质推论的应用限制关于力偶性质推论的应用限制关于力偶性质及其推论，在力系简化以及平衡问题研究中都是非常重要的。但是，这些推论仅适用于刚体。将其应用于变形体时则有一定的限制。关于力偶性质推论的应用限制弯曲力偶作用在自由端时，全梁发生弯曲变形。弯曲力偶移至中间时，梁只有左端发

8、生弯曲变形