《静力学部分》PPT课件

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1、《工程力学》教学课件主讲：机械工程教研室尹开勤2007年1月《工程力学》开课信息一、开课基本情况1、学时：4课时/周（共60学时）2、上课周数：3+12=15周3、学分：3学分4、课程性质：专业课二、授课教师信息1、任课教师：尹开勤2、办公室：嵩德楼B3133、联系电话：8404（内线）；81839090绪论工程力学，研究物体在力作用下的机械运动规律和变形机理。工程力学的知识体系是：第一篇静力学静力学研究的内容：物体的受力分析力系的简化（等效变换）力系的平衡条件静力学的力学模型：——刚体第一章静力学的基本概念§1

2、-1力的概念一、力力是物体间相互的机械作用。力不能脱离物体而存在。力对物体的效应：运动效应（外效应）变形效应（内效应）力的三要素：大小、方向、作用点力是矢量，力矢量用有向线段表示。力的作用线：通过力的作用点沿着力作用的方位的直线。力的单位：牛顿（N），千牛顿（kN）二、刚体与变形固体刚体变形固体三、力系等效力系合力平衡力系四、力偶大小相等、方向相反、作用线相互平行而不重合的两个力。力和力偶是两个不同性质的基本力学量。广义力：力、力偶静力学公理公理一（二力平衡条件）作用于同一刚体上的两个力成平衡的必要与充分条件

3、是：这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。二力构件（二力杆、二力体）：只受两个力的作用而处于平衡的构件。公理二（力的平行四边形法则）作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力仍作用于该点，其大小和方向由以这两个分力为邻边所构成的平行四边形的对角线表示。力的三角形法则公理三（加减平衡力系原理）在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任一平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效应。公理四（作用与反作用定律）两物体间相互作用的力总是大小相等、方向相反，沿同一直线分别作用在该两物体上。公理五（刚化原理）若变形

4、体在已知力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化成刚体，则平衡状态不变。推论一（力的可传性）作用于刚体上的力可沿其作用线移至任一点，而不改变它对刚体的作用效应。对变形体不合适；作受力图时仍要把力画在力的作用点处。推论二（三力平衡汇交定理）刚体受同一平面内三个互不平行的力作用而处于平衡时，这三个力的作用线必汇交于一点。§1-2力对点之矩力矩是力对点之矩，是使物体绕一点转动效应的度量。这里研究的是力对其作用面上的点之矩。力矩与力的大小、矩心到力作用线的垂直距离、转动方向有关。在平面问题中，力矩是一个代数量。逆时针转向为

5、正，顺时针转向为负。其单位是N·m。由定义可知：①力对任一点的矩，不会因该力沿其作用线移动而改变。②力的作用线通过矩心时，力矩为零。一、定义d为力臂二、合力矩定理设平面汇交力系的合力为，则对该平面内的任一点，有即：合力对某点之矩等于其各分力对同一点之矩的代数和。§1-3力偶与力偶矩力偶作用面、力偶臂d（两力作用线之间的垂直距离）力偶的两个力不是平衡力系。力偶的两个力在同一坐标轴上的投影之和为零。一、力偶FF'd大小相等、方向相反、作用线相互平行而不重合的两个力（F,F）。力偶无合力，即在任何情况下，一个力偶都不能

6、与一个力等效。力偶对物体只产生转动效应。二、力偶矩——度量力偶对物体转动效应的物理量用力偶的两个力对其作用面内任一点之矩的代数和来度量。力偶的两个力对其作用面内任一点之矩的代数和，其大小恒等于一力的大小与力偶臂的乘积，而与矩心的位置无关；其正、负号与力偶的转向有关。定义力偶矩为可见，平面力偶的力偶矩也是一个代数量。FF'dOxAB力偶的等效同一平面上的两力偶等效的条件是：它们的力偶矩大小相等，转向相同。由力偶等效条件，有如下重要性质:①只要保持力偶矩不变，可同时改变力的大小和力偶臂的长度，而不改变力偶对刚体的作

7、用效应。②只要保持力偶矩不变，可将力偶在其作用面内任意转移，而不改变力偶对刚体的作用效应。平面力偶对物体的转动效应仅取决于力偶矩。平面力偶系的合成与平衡条件一、平面力偶系的合成dd平面力偶系合成的结果为作用于同一平面内的合力偶，合力偶矩等于诸力偶矩的代数和。二、平面力偶系的平衡条件——合力偶矩等于零平面力偶系平衡的必要和充分条件是：力偶系中诸力偶矩的代数和等于零。平面力偶系的平衡方程：平面力偶系有1个独立的平衡方程，可以求解1个未知数。[例]在一钻床上水平放置工件,在工件上同时钻四个等直径的孔,每个钻头的力偶矩

8、为求工件的总切削力偶矩和A、B端在水平面的约束反力。解：工件的总切削力偶矩的大小为由力偶只能与力偶平衡的性质，力NA与力NB组成一力偶，根据平面力偶系平衡方程有:（顺时针）§1-4力的平移定理力的平移定理是力系简化的基础。力的平移定理：作用在刚体上的力可平移到该刚体内任一指定点，但必须在该力与该指定点所确定的平面上附加一力偶，其力偶矩等于原力对该指定点之矩。§1-5约束与