物体的受力分析及平衡条件

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1、工程力学基础Engineeringmechanics授课教师：杨忠连电话：(O)6668485(M)13955463191邮件：zhlyang@aust.edu.cn办公地点：化学楼103前言1.课程介绍（目的及意义）本课是工科学生的技术基础课。讲授工科毕业生必须了解和掌握的基本力学概念、力学分析方法和设计准则，解决工程问题。例如：你所在车间盖一间简易房，房梁是长方形截梁。如何放置房梁？再如：用一定尺寸圆形钢梁支承一10吨重的重物，是否安全，根据什么？2.课程内容材料力学工程力学静力学(Statics)理论力学运动学(Kinemetics)动力学(Dynamics)静力学

2、：求解作用于构件上的外力材料力学：杆件受力后的基本变形（拉、压、弯、扭）及压杆稳定。构件——力学模型——外力——变形——强度、刚度、稳定性——设计校核具有足够的刚度构件在外载作用下，抵抗可恢复变形的能力。例如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。满足稳定性要求构件在某种外载作用下，保持其原有平衡状态的能力。例如柱子不能弯等。对构件的三项基本要求具有足够的强度构件在外载作用下，抵抗破坏的能力。例如储气罐不应爆破。（破坏——断裂或变形过量不能恢复）强度和刚度工程构件的强度、刚度问题自行车结构也有强度、刚度和稳定问题大型桥梁的强度刚度稳定问题上面提到了术语1、构件Compone

3、ntorMember：组成机械的零件或构筑物的杆件统称为构件2、结构Structure：由构件组成的体系，工程结构是工程实际中采用的结构3、载荷Load：构件和结构承受的负载或荷重载荷有——内载荷外载荷4、变形Deformation：在载荷的作用下，构件的形状及尺寸发生的变化称为变形第一章物体的受力分析及平衡条件简化平衡力系的静力学------研究物体在力的作用下处于平衡的规律平衡:静止和保持匀速直线运动静力学任务研究对象：构件指宏观可见物体，如桥梁、汽车、塔、化工设备等。本章任务：搞清处于平衡状态下的构件上的全部外力（个数、作用线位置、大小）第一节物体的受力分析一、基本概

4、念1、力:是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化，或使物体发生变形。2、刚体：在任何情况下都不发生变形的物体（理想化的力学模型）二、力的基本性质NG力的三要素：大小、方向、作用点力的单位：N(牛顿)，kN(千牛)FF'F=F'1、二力平衡条件作用于刚体上的两个力平衡的必要充分条件是----等值、反向、共线。重要名词:二力杆(二力体，二力构件):仅在两点受力而处于平衡物体或构件.用途：已知两力的作用点，确定其作用线。2、加减平衡力系原理：在作用于刚体的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推论:力的可传性原理:作用于刚体

5、上的力，可以沿其作用线滑移，而不改变对刚体的作用效果。F1=F2=FAFF1F2BBAF2RF1F2也可用三角形法则表示:F1F2R3、力的平行四边形法则：作用于同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的大小和方向是以这两个力为邻边的平行四边形的对角线矢量，其作用点不变。也即：合力等于两分力的矢量和。推论：三力平衡定理：如果一物体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点。4、作用与反作用力定律：任何两物体间的相互作用力总是成对出现，并且等值、反向、共线，分别同时作用在两个物体上。注意：作用力和反作用力同平衡力的区别三、约束和约束

6、反力基本概念：自由体、非自由体、主动力、约束、约束反力工程实际中常见的约束类型及其反力柔性体约束只能承受拉力，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿柔性体轴线，背离被约束物体。是离点而去的力。1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束PPTS1S'1S'2S21、柔索（cable)约束:缆索缆索FR柔索产生的约束反力只能沿柔索方向，且只能受拉力，不能受压力。皮带传动机构：约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体，是向点而来的力。2.光滑面约束(光滑指摩擦不计)PNNPNANBFRFRFR’FR滑槽与销钉3.圆柱铰链约束主要结构：销钉AAAXAYAA（1）固定铰

7、支座固定铰支座的几种表示:链杆约束RA铰铰（2）可动铰支座（辊轴支座）化工设备中的固定铰支座和可动铰支座辊轴支承：FR4.光滑向心颈轴承固定端约束的约束力平面载荷作用的情形FAxFAy空间约束球形铰链：被约束物体只能绕球心作空间转动，而不能有空间任意方向的移动。球铰FxFyFz球股骨盆骨球窝止推轴承：除了与向心轴承一样具有作用线不定的径向约束力外，由于限制了轴的轴向运动，故还有沿轴向的约束力Fz。止推轴承滑动轴承弹性约束活页铰约束例：分别画出圆及杆AB的受力图。ACB600P四、分离体和受力图1、取研究对象（分离体