机械基础 上册 工程力学与工程材料 教学课件 ppt 作者 杨洪林 等编 第一章物体的受力分析

第一章物体的受力分析第一篇 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 力学第一章物体的受力分析引言工程力学的任务：在对构件进行受力分析和计算的基础上,研究构件在外力作用下变形和破坏的规律,为设计构件时选择适当的材料和尺寸,以保证有足够的强度、刚度和稳定性,为使设备能够满足适用、安全和经济的要求等提供基础理论知识。构件是机械设备的最小单元第一章物体的受力分析引言本篇 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 一、研究构件受力的情况,进行受力大小的计算二、研究材料的机械性质和构件受力的变形与破坏的规律,进行构件强度、刚度或稳定性的计算第一章物体的受力分析第一章物体的受力分析主要研究内容第一章物体的受力分析§1－1力的概念1.力的定义力是物体相互间的机械作用，其作用结果可以使物体的运动状态发生改变；外效应内效应也可以使物体产生变形。第一章物体的受力分析§1－1力的概念2.力的三要素力对物体作用的效应，取决于力的大小、方向和作用点，这三个基本要素简称为力的三要素。只要其中的任何一个量改变，该力对物体的作用效应就要改变。第一章物体的受力分析§1－1力的概念FAB2.力的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示方法力是一种矢量,用有向线段表示。 力的方向用线段的方位和指向表示。 力的作用点用线段的起点表示。 力的大小用线段AB的长度按一定的比例尺表示。在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)。第一章物体的受力分析§1－1力的概念3.力的分类按力的相互作用范围分为集中力均布力集中力：力的作用面积很小，可近似地看成作用在一个点上。均布力：力的作用面积很大。第一章物体的受力分析§1－1力的概念第一章物体的受力分析§1－1力的概念第一章物体的受力分析§1－2刚体、力系和平衡的概念刚体：在受力情况下保持形状和大小不变的物体。刚体是一种理想的力学模型。一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。第一章物体的受力分析§1－2刚体、力系和平衡的概念力系：作用于物体上的一群力。等效力系：如果一力系可以用另一个适当的力系代替而对物体的效应相同，则此两个力系互称为等效力系。平衡力系：如果物体在力系作用下处于平衡状态，则该力系称为平衡力系。平衡：物体相对于地面处于静止或作匀速直线运动的状态。第一章物体的受力分析§1－3力的基本性质力的四个性质（四个公理）性质1（二力平衡公理）作用于刚体上的两个力平衡的必要和充分条件是：这两力大小相等，方向相反，并作用于同一直线上。第一章物体的受力分析§1－3力的基本性质二力杆：工程上将自重不计、只受两个力作用而处于平衡的物体称为二力杆。图示结构中的BC杆，不计其自重时，可视为二力杆。第一章物体的受力分析§1－3力的基本性质性质2（加减平衡力系公理）在已知上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。第一章物体的受力分析§1－3力的基本性质推论(力的可传性)作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体内任意一点，而不改变该力对该刚体的作用。例：在水平道路上用水平力F作用于A点推车或用F力作用于B点拉车，可以产生同样效果。第一章物体的受力分析§1－3力的基本性质性质3（力的平行四边形公理）作用于物体上同一点的两个力，其合力也作用在该点上，合力的大小和方向则由以这两个力为边所构成的平行四边形的对角线来表示。F1F2FR矢量表达式：FR=F1+F2第一章物体的受力分析§1－3力的基本性质性质4（作用与反作用公理）任何两物体间相互作用的力，总是大小相等、方向相反，并分别作用在两个相互作用的物体上。注意区分作用与反作用定律和二力平衡条件（右图）第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力1.基本概念主动力：使物体产生某种形式的运动或运动趋势的力。约束：对物体运动起限制作用的其他物体。被约束物：被限制的物体。约束被约束物第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力约束反力：约束施加于被约束物体上的力。如下图中的力T。约束反力的方向：与约束所能阻止的运动方向相反。如上图中力T的方向。T第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力 柔性约束 光滑接触面（线、点）约束 圆柱销铰链约束 圆柱销铰链支座约束2.工程中常见的约束 向心轴承（径向轴承）约束第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力柔性约束：柔软、不可伸长的约束物体特点：只能承受拉力，不能承受压力约束力是沿其轴线的拉力如图：用链条悬吊一重物Ｗ,链条对重物的约束反力为TＡ和TＢTATB第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力光滑接触面（线、点）约束：与物体相接触的是另一物体的光滑表面特点：作用在接触处；沿接触处的公法线指向物体FNGFN第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力圆柱销铰链约束运动特性∶圆柱形销钉约束，只允许两构件绕销钉轴线有相对转动。销钉对构件的约束力，其作用点在接触处，总是沿销钉的径向，指向其中心。在受力分析中,常常用两个正交分力Fx、Fy来表示FR第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力圆柱销支座铰链约束支座：将构件连接在机器底座上的装置。用圆柱销钉将构件与底座连接起来，构成圆柱销铰链支座约束第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力固定铰链支座第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力活动铰链支座支座和支承面之间有辊轴,就成为活动铰链支座,又称辊轴支座。第一章物体的受力分析§1－4约束和约束反力向心轴承（径向轴承）约束特点：约束反力可用垂直于轴线的大小和方向未知的正交分力Fx、Fy表示轴轴承第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图受力分析就是研究某个指定物体受到的力(包括主动力和约束力)，并分析这些力的三要素；将这些力全部画在图上。该物体称为研究对象，所画出的这些力的图形称为受力图第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图 确定研究对象一般需将研究对象的轮廓单独画出,并在该图上画出它受到的全部外力。 画给定力给定力常为已知或可测定的,按已知条件画在研究对象上即可。 画约束力应先判明存在几处约束；应按各约束的特性确定约束力的方向,不要主观臆测。三个步骤：第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图画受力图时，应注意以下几点： 研究物系时,应区分系统外力与内力。物系以外的物体对物系的作用称为系统外力,物系内各部分之间的相互作用力称为系统内力。 物体系统中一般都有二力构件。先找出二力构件，然后依次画出与二力构件相连构件的受力图。 当分析两物体间相互的作用力时，应遵循作用力与反作用力定律。第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图例1-1画出图中球形物体的受力图G在连接点B受到绳索AB的约束反力T主动力G约束反力FN在接触点A，沿斜面与球面的公法线方向并指向球心FNT第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图例1-2简支梁AB如图所示。A端为固定铰链支座，B端为活动铰链支座，并放在倾角为α的支承斜面上,在AC段受到垂直于梁的均布载荷q的作用，梁在D点又受到与梁成β倾角的载荷Q的作用。梁的自重不计。试画出梁AB的受力图。第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图 画出梁AB的轮廓qBDCβQA 画主动力:有均布载荷q和集中载荷Q 画约束反力:A端为固定铰链支座,约束反力可以用FAx、FAy两个分力来表示FAyFAx B端为活动铰链支座,其约束反力FN通过铰心而垂直于斜支承面αFN第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图例1-3如图所示的三铰拱桥,由左右两拱铰链联接而成。设各拱自重不计,在拱AC上作用载荷P。试分别画出拱AC和BC的受力图。第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图 分析BC拱的受力。拱BC受有铰链C和固定铰链支座B的约束,CB杆为二力杆。力的指向一般由平衡条件来确定。 分析拱AC的受力。拱在铰链C处的约束反力根据作用和反作用定律得到,拱在A处受有固定铰链支座给它的约束反力。FNBFNCFAxFAy第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图例1-4图示为59型架桥机正在架设预应力梁。试画出预应力梁（自重为W1）、三角架（自重为W2）、架桥机（自重为W3）及整体（设平衡重为W4）的受力图。第一章物体的受力分析§1－5物体的受力分析与受力图 预应力梁的受力 三角架的受力 架桥机的受力 整体的受力T1T2W1W2TW3W4FN2FN1W1W2FN2FN1W4W3