静力学基本概念与物体受力分析课件.ppt

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1、静力学基本概念与物体受静力学基本概念与物体受力分析力分析第1页，此课件共38页哦 本专业主要培养适应社会需要，具有高分子材料与工程专业的基础知识和专业知识，了解材料科学与工程领域的相关专业知识，掌握高分子材料的化学组成、合成制备、结构与性能关系和加工应用等全面知识的高级技术人才。学生毕业后可到高分子材料合成与加工、复合材料和塑料制品等企业以及研究单位从事塑料、橡胶、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作，也可到高等院校从事教学、科研工作。高分子材料与工程（本科）第2页，此课件共38页哦油气储运工程油气储运工程：本专业主要培养具有油气储运系统的规划、设计与运本专业

2、主要培养具有油气储运系统的规划、设计与运行管理能力的高级工程技术人才。毕业生可到国家与省、行管理能力的高级工程技术人才。毕业生可到国家与省、市发展计划部门、交通运输规划部门与设计部门、石油石市发展计划部门、交通运输规划部门与设计部门、石油石化企业与城市燃气企业等从事油气储运工程的规划、勘查化企业与城市燃气企业等从事油气储运工程的规划、勘查设计、施工项目管理和研究、油品应用、石油营销及管理设计、施工项目管理和研究、油品应用、石油营销及管理等工作。等工作。主要课程：工程制图、主要课程：工程制图、工程力学、工程力学、工程流体力学、工程工程流体力学、工程热力学、传热学、计算机应用、泵与压缩机、石油化学

3、、热力学、传热学、计算机应用、泵与压缩机、石油化学、油气质量检验、石油商品学、输油管道设计与管理、油库油气质量检验、石油商品学、输油管道设计与管理、油库设计与管理、油气储运安全技术与管理、燃气输配、储运设计与管理、油气储运安全技术与管理、燃气输配、储运工程施工技术与管理、油气储运工程自动化、成品油市场工程施工技术与管理、油气储运工程自动化、成品油市场营销等。营销等。第3页，此课件共38页哦工程力学在力学领域中的地位工程力学在力学领域中的地位 15世纪，力学就从物理学中独立出来力学一般力学一般力学理论力学(狭义的)分析力学、刚体动力学、振动理论等 材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学

4、等 水力学和水动力学空气动力学、气体动力学、多相流体力学、渗流力学工程力学是基础力学的重要组成部分 固体力学固体力学流体力学流体力学第4页，此课件共38页哦工程力学的研究内容工程力学的研究内容工程力学工程力学静力学（属于理论力学一部分）静力学（属于理论力学一部分）材料力学材料力学其中，静力学是材料力学的基础。其中，静力学是材料力学的基础。第5页，此课件共38页哦一、静力学的研究对象和研究内容一、静力学的研究对象和研究内容理论力学：理论力学：是研究物体机械运动一般规律的一门学科。静力学是理论力学的一部分。静力学是理论力学的一部分。机械运动：机械运动：是物体在空间的位置随时间的变化。物物 体体 ：

5、速度远小于光速的宏观物体。第一篇 静力学第6页，此课件共38页哦静力学：静力学：运动学：运动学：动力学：动力学：研究物体在力系作用下的平衡规律，同时也研究力的一般性质和力系的简化方法等。研究物体运动的几何性质，而不研究引起物体运动的原因。研究受力物体的运动变化与作用力之间的关系。理论力学的研究内容理论力学的研究内容第7页，此课件共38页哦静力学研究对象静力学研究对象 静止静止物体物体在在力系力系作用下作用下平衡平衡规律的科学。规律的科学。静力学研究内容静力学研究内容物体的受力分析物体的受力分析力系简化力系简化力系平衡条件力系平衡条件第8页，此课件共38页哦一一.力和力学的概念力和力学的概念1定

6、义定义：力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态与形状发生变化。2.2.力的三要素：力的三要素：大小、方向、作用点FO力是矢量。矢量的长度表示为力的大小。矢量的方向表示为力的方向。矢量的始端表示为力的作用点，（矢量所沿直线 表示为力的作用线）。1-1静力学基本概念静力学基本概念第9页，此课件共38页哦.力的单位：力的单位：牛(N)、千牛(kN).力的效应：力的效应：外效应（运动效应）：使物体的运动状态改变。内效应（变形效应)：使物体的形状发生变化。3.力的表示力的表示：用粗体F F 表示力的矢量；第10页，此课件共38页哦力系：力系：作用在物体上的一群力。平面力系：力作用线在同一平面

7、的力系。空间力系：力作用线不在同一平面的力系。第11页，此课件共38页哦二二.刚体：刚体：指物体在力的作用下不变形的物体，即刚体内部任意两点间的距离保持不变.注：就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。是一个理想化的力学模型。其中，静力学研究的主要物体是其中，静力学研究的主要物体是刚体刚体。静力学静力学是研究是研究物体物体在在力系力系作用下作用下平衡平衡规律的科学。规律的科学。三三.平衡：平衡：指物体相对惯性参考系静止或作匀速直线运动。1-1静力学基本概念静力学基本概念第12页，此课件共38页哦公理公理1 1 刚化原理刚化原理柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）反之不一定成立，因对刚体平

8、衡的充分必要条件，对变形体是必要的但非充分的刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）变形体变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。第13页，此课件共38页哦作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：大小相等|F1|=|F2|方向相反F1=F2 作用线共线，作用于同一个刚体上。公理公理2 2 二力平衡条件二力平衡条件 第14页，此课件共38页哦说明说明：对刚体来说，上面的条件是充要的。二力体二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)二力杆第15页，此课件共38页哦约束反力：约束反力：约束给被约束物体的力

9、叫约束反力。1-2 1-2 约束与约束反力约束与约束反力一、概念一、概念自由体：自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。第16页，此课件共38页哦大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：约束反力特点：GGN1N2第17页，此课件共38页哦约束反力作用在作用在接触点接触点处处，方向沿公法线，指向受力物体沿公法线，指向受力物体1.光滑支承面光滑支承面 (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计)PNNPNANB第18页，此课件共38页哦2.

10、柔索（柔索（由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束）S1S1S2S2绳索类只能受拉只能受拉，所以它们的约束反力是作用在作用在接触点接触点，方向沿绳索沿绳索背离物体背离物体。PPT柔索只能受拉力，又称张力.用 表示第19页，此课件共38页哦3 3、光滑铰链约束（向心轴承、圆柱形铰链、固定、光滑铰链约束（向心轴承、圆柱形铰链、固定铰链支座等）铰链支座等）（1 1）向心轴承（径向轴承）向心轴承（径向轴承）主动力未确定时，约束力的方向预先不能确定。然而，无论约束力朝向何方，它的作用线必垂直于轴线并通过轴心。可用二个通过轴心的正交分力 表示第20页，此课件共38页哦（2）圆

11、柱铰链（铰链）圆柱铰链（铰链）约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀第21页，此课件共38页哦（3）固定铰链支座（固定铰支）固定铰链支座（固定铰支）约束力：与圆柱铰链相同向心轴承，铰链，固定铰链支座都称为光滑铰链。光滑铰链特点：光滑铰链特点：只限制两物体径向的相对位移，不限制两物体绕铰链中心的相对转动及沿轴向的位移。第22页，此课件共38页哦4 4、其它约束、其它约束（1 1）滚动支座）滚动支座(辊轴支座辊轴支座)约束特点：约束特点：在固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成构件受到光滑面的约束力第23页，此课件共38页哦(2)(2)球铰链球铰链通过圆球和球壳将两个构件连接在一

12、起的约束称为球铰链球铰链。约束力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间力.可用三个正交分力表示第24页，此课件共38页哦（3 3）止推轴承）止推轴承约束特点：止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制约束力：比径向轴承多一个轴向的约束反力，亦有三个正交分力 第25页，此课件共38页哦1-3 1-3 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图在工程实际中为了求出未知约束力，首先要确定构件受了几个力，每个力的作用位置和力的作用方向，这个分析过程称为物体的受力分析。物体上受的力可分为两类：主动力，如重力,风力,气体压力等。被动力，即约束反力。为了清晰表示物体受力情况，我们把需要研究的物体（称

13、为受力体）从周围物体（施力体）中分离出来，单独画出它的受力图，这个步骤叫做取研究对象或取分离体。然后，把施力物体对研究对象的作用力全部画出来，表示物体受力情况，称为受力图。第26页，此课件共38页哦画物体受力图主要步骤为画物体受力图主要步骤为：选研究对象；画上主动力；画出约束反力。例例1-11-1解解：1.取研究对象2.画出主动力3.画出约束力碾子重为 ，拉力为 ，、处光滑接触，画出碾子的受力图第27页，此课件共38页哦例例1-2 1-2 解解：1.取屋架为研究对象2.画出主动力3.画出约束力屋架受均布风力（N/m），屋架重为 ，画出屋架的受力图第28页，此课件共38页哦例例-3 画出下列各构

14、件的受力图说明：三力平衡必汇交当三说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况它是一种特殊情况。第29页，此课件共38页哦例例1-41-4 不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱 的受力图与系统整体受力图解解：右拱 为二力构件，其受力图如图（b）所示第30页，此课件共38页哦取左拱 ,其受力图如图（c）所示考虑到左拱 三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱 的受力图，如图（d）所示第31页，此课件共38页哦此时整体受力图如图（f）所示系统整体受力图如图（e）所示第32页，此课件共38页哦例例1-51-5不计自重的梯子放在光滑水平地面上，

15、画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图图(a)解解：绳子受力图如图（b）所示第33页，此课件共38页哦梯子左边部分受力图如图（c）所示梯子右边部分受力图如图（d）所示第34页，此课件共38页哦整体受力图如图（e）所示提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？第35页，此课件共38页哦补充补充 画出下列各构件的受力图第36页，此课件共38页哦画受力图应注意：画受力图应注意：1.必须明确研究对象，取好必须明确研究对象，取好“隔离体隔离体”。2.正确确定研究对象的受力数目，特别要注意约束反力的正确确定研究对象的受力数目，特别要注意约束反力的 方向。方向。3.内力成对出现，组成平衡力系，因此不必画出，只需画内力成对出现，组成平衡力系，因此不必画出，只需画 出全部外力。出全部外力。第37页，此课件共38页哦作业：1-2(a),(e)1-3（a),(b)1-4(b),(c)第38页，此课件共38页哦