《化工设备力学基础》PPT课件

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1、化工设备力学基础第一讲本章的任务1．构件的受力分析构件的受力分析主要研究构件的受力情况及平衡条件，进行受力大小的计算。其研究的构件是处于平衡状态下的构件。2．构件的承载能力分析构件的承载能力是指构件在外力作用下的强度、刚度和稳定性。第一节物体的受力分析及其平衡条件第二节轴向拉伸与压缩第三节剪切与圆轴的扭转第四节　直梁的弯曲第五节压杆稳定第一节物体的受力分析一、力的概念和基本性质二、物体的受力分析和受力图三、力矩和力偶四、平面力系的平衡方程一、力的概念与基本性质力力是物体间的相互机械作用力对物体作用效应外效应：使物体的运动状态发生改变；内效应：使物体的形状发生

2、改变刚体在力的作用下，其物体内部任意两点之间的距离始终保持不变（或永不发生变形）刚体是静力学中对物体进行分析所简化的力学模型注意：本节以刚体为研究对象，只讨论力的外效应。1、力的大小。表示物体间相互机械作用的强弱程度。单位：牛顿(N)或千牛顿(kN)。2、力的方向。表示力的作用线在空间的方位和指向。3、力的作用点。表示力的作用位置。以上称为力的三要素。力的三要素中任意一个改变，力的作用效果将改变如：扳手拧螺丝，推磨决定力的作用效果的因素力可以用一个矢量表示。如图所示，矢量的模按一定的比例尺表示力的大小；矢量的方位和指向表示力的方向；矢量的起点(或终点)表示力

3、的作用点。力的矢量表示ABF力的出现形式（1）集中力集中作用在很小面积上的力，一般可以近似地把它看成作用与某一点上。以F表示单位：N或kN（2）分布载荷连续分布在一定面积或体积上的力用q表示，单位：N/mkN/m平衡定义：物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称为惯性参考系。平衡力系：一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称为平衡力系。力系成为平衡力系而需要满足的条件称为平衡条件。作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。此公理提供了一种最简单的平衡力系。对

4、于刚体此条件是充要条件，但对变形体只是必要条件而不是充分条件。只受两个力作用而平衡的构件，叫二力构件。公理1二力平衡公理FF'AB二、力的基本性质只有两个力作用下处于平衡的物体二力构件不是二力构件公理2力的平行四边形规则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。或者说，合力矢等于这两个力矢的几何和，即该公理说明了力的可加性，它是力系简化的依据。如图2-2所示，F即为F1和F2的合力。F的大小可以由余弦定理计算，F的方向可以用它与F1(或F2)之间的夹角α(或β)来表示。

5、F=力的平行四边形公理是力系合成的依据，也是力分解的法则，在实际问题中，常将合力沿两个互相正交的方向分解为两个分力，称为合力的正交分解。AF1FRF2在作用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。该公理是力系简化的理论依据。公理3加减平衡力系公理作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的作用。作用于刚体上的力的三要素为：大小、方向、作用线。作用于刚体上的力是：滑动矢量。推论1力的可传性原理AFBABFF1F2ABF2==作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，

6、且第三个力的作用线通过汇交点。说明不平行三力平衡的必要条件，即：三力平衡必汇交。三力汇交不一定平衡。推论2三力平衡汇交定理F1F2ABCF3公理4作用与反作用公理两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。它是受力分析必需遵循的原则。1、自由体：2、非自由体：3、约束：4、约束反力：5、主动力：可以任意运动（获得任意位移）的物体。不可能产生某方向的位移的物体。约束对被约束体的反作用力，方向与所能限制的物体运动方向相反由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）

7、约束力以外的力。二、受力图1．约束及约束反力(1)柔性约束：柔性约束产生的约束反力，通过接触点沿着柔体的中心线背离被约束物体(2)光滑面约束：光滑面约束反力的方向是通过接触点并沿着公法线，指向被约束的物体。（3）铰链约束：固定铰链约束、活动铰链约束(4)固定端约束1、柔性约束（柔绳、链条、胶带构成的约束）：约束力只能是沿柔性体自身的拉力工程中常见的几种类型的约束AFT1FT2柔性约束实例2、理想光滑接触面约束约束反力是沿接触处的公法线且指向物体的压力光滑接触面约束实例3、光滑圆柱铰链(1)活动铰链支座（滚动支承）反力作用线过铰链中心且垂直于支承面，指向待定N

8、NNNx(2)固定铰链支座：约束反力RA，过铰链中心