工程力学的基本概念

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1、工业设计机械基础多媒体教学课件江西理工大学机电学院工业设计机械基础普通高等教育“十一五”国家级规划教材第2版机械工业出版社主编阮宝湘工程力学的基本概念产品与构件的静力分析﹡构件的刚度、压杆稳定和动载荷问题总目录构件与产品的强度分析工程力学基础机械设计基础机械设计概述机械零件基础机械传动基础常用机构第一节工程力学与工业设计第二节工程力学的研究对象与基本内容第三节工程力学的基本概念第四节静力学公理第五节约束与约束反力第六节分离体与受力图第一篇工程力学基础第一章工程力学的基本概念第一篇工程力学基础第一章工程力学的基本概念第一节工程力学与工业设计一、工程力学在产品设计

2、中的作用1.产品设计与静力学、动力学图1-1各种椅子，使用中必须稳定不会倾倒a）b）图1-2部件运动会引起整体中心移动的产品a）b）图1-3设计公共设施也需要进行力学计算图1-4产品中其他静力学、动力学问题举例2.产品设计与材料力学⑴材料力学中的强度问题。图1-5几乎所有的产品都存在强度问题⑵材料力学中的刚度问题。图1-6塑料日用品：力学上是否合理，关系使用功能，也关系造型美观二、工程力学与产品的形态美1.均衡与稳定是造型美的形式法则之一，他们来源于力学中的概念图1-7飞马踏燕图1-8夏普BH-351型半导体收音机图1-9中国古老的石拱桥——赵州桥图1

3、-11合理的力学结构与造型美图1-10棚架的立柱与挑梁a）力学上合理，富有美感b）不利于承载，视觉不佳2.形态的视觉心理感受，与它强度、刚度上的合理性有深刻的潜在联系第二节工程力学的研究对象与基本内容工程力学一般包括理论力学和材料力学两个部分。一、理论力学的基本内容理论力学研究物体由于受力引起的机械运动的规律。理论力学一般包含静力学、运动学和动力学三部分内容。本书主要讲述其中的静力学部分。静力学研究物体受力分析的方法和物体在外力作用下处于平衡状态的条件。二、材料力学的基本内容材料力学研究构件由于受力引起的变形和发生破坏的规律。材料力学研究构件的强度、刚度和稳

4、定性三类问题。构件的强度，指构件受力中抵抗破坏的能力。构件的刚度，指构件受力中抵抗变形的能力。构件的稳定性，指构件受力中保持其原有平衡形式的能力。第二节工程力学的研究对象与基本内容试分析：图1-12中的产品或设施存在哪些工程力学方面的问题？a）b）c）d）图1-12这些产品或设施的设计中存在哪些工程力学问题？第二节工程力学的研究对象与基本内容第三节工程力学的基本概念一、刚体与变形固体静力学中，把构件理想化为不变形（也不会破坏）的“刚体”。材料力学中，把构件视为（可）“变形固体”。图1-13撬杠，看成刚体、或看成变形固体1.力与力的表示力的大小、力的方向、力的作

5、用点，称为力的三要素。二、力与力系F第三节工程力学的基本概念力的度量单位是牛顿（N，简称牛）或千牛顿（kN，简称千牛）。牛顿和公斤力的换算关系是：1kgf=9.8N力是矢量。通常用一段带箭头的线段来表示。用黑体斜体字母F、P、T、R、N、X、Y等表示力；明体斜体字母F、P、T、R、N、X、Y等表示力的数值大小。图1-14力的图示法第三节工程力学的基本概念2.集中力与分布力集中力或集中载荷分布力或分布载荷均布载荷载荷集度。线载荷集度的单位：牛/米（N/m），或千牛/米kN/m）面载荷集度（压强）的单位：帕〔斯卡〕（Pa），即牛/平方米（N/㎡），或兆帕（M

6、Pa），即牛/平方毫米（106Pa＝106N/㎡＝106N/m㎡）。3.力系（指作用于同一物体上的一组力）等效力系合力分力平衡力系平面力系空间力系汇交力系平行力系任意力系第四节静力学公理公理1二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上（简称：等值、反向、共线）。不计自重、只在两点受力而处于平衡状态的构件，称为二力构件（二力杆）。AFABBFBAABCDGABFABFBA公理2加减平衡力系公理在作用着已知力系的刚体上，加上或减去任意的平衡力系，不会改变原力系对该刚体的作用效应。推论1力的

7、可传性原理作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体上任意一点，而不会改变该力对刚体的作用效应。图1-16力的可传性原理第四节静力学公理ABF2F推论证明AFABF1设力F作用于刚体上A点。在力F的作用线上任选一点B，并在B点加一组沿AB的平衡力F1和F2，且使F2＝F＝－F1。F2F1F除去F与F1所组成的一对平衡力，刚体上只剩F2，显然F2＝F。公理3作用与反作用公理当甲物体给乙物体一作用力时，甲物体必同时受到乙物体的反作用力，且两个作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。图1-17作用力与反作用力第四节静力学公理公理4力的平行四边形公理作用在物体

8、上同一点的两个力，可以合成一个合力；合