绪论静力学基本公理和物体的受力分析

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1、工程力学3主讲：王华玲机械工程学院绪论1.工程力学的研究内容2.工程力学的研究对象3.工程力学的研究方法静力学研究受力物体平衡时作用力应满足的条件和受力分析方法等；运动学只从几何角度研究物体的运动(如轨迹、速度等)；动力学研究受力物体的运动与作用力之间关系。以静力学为基础，研究受力构件的变形情况，使构件在满足强度、刚度和稳定性的条件下，使用时方便、轻巧，并且节省材料，实现安全、经济和实用。工程力学的研究内容力改变物体的机械运动状态变形效应运动效应物体之间相对位置在空间的变化理论力学材料力学物体内各部分

2、之间相对位置的变化静力学、运动学、动力学强度、刚度、稳定性工程力学被广泛应用于机械、土建、交通、水利、航空、军事及生物力学等各个方面。土木建筑传统具有柱、梁、檩、椽的木制房屋结构建于辽代（1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔塔高9层共67.31米，用木材7400吨900多年来历经数次地震不倒，现存唯一木塔建于隋代（605年）的河北赵州桥桥长64.4米，跨径37.02米，用石2800吨河南栾川大桥垮塌水太大？豆腐渣？17世纪初在欧洲随着生产的发展，伽利略、开普勒等人开始对力学规律进行系统的观察和实验研究。

3、牛顿继承和发扬了前人的成果，在1687年牛顿提出了物体运动的三定律和万有引力定律，标志着力学成为一门精确的科学。英国科学家胡克在1678年提出了“力与变形成正比”这一重要物理定律（即胡克定律），奠定了材料力学的基础。最早的蒸气机车19世纪末，在力学知识积累、应用和完善的基础上，逐渐形成和发展起来的蒸汽机、内燃机、铁路、桥梁、舰船、兵器等大型工业推动了近代科学技术和社会的进步。高等力学问题——人跑步时脚上的力量有多大？与跑步的次数有关简单力学问题——大部队过桥时不能齐步走工程力学的研究对象1.变形体：工

4、程构件受力后，几何形状和几何尺寸都要发生改变，这种改变称为变形，这些构件称为变形体。2.刚体：在力的作用下，构件内部任意两点之间距离始终保持不变称为刚体。两者之间可以转化哦！研究对象结构机构构件自由度为零的物体系统具有一定自由度的物体系统工程力学的研究方法1.观察和实验3.测量和计算2.理论分析a.材料的拉伸与压缩试验b.测定低碳钢的弹性模量c.测定低碳钢的切变模量d.纯弯曲梁的应力分布1)确定研究对象2)建立力学模型3)用力学原理建立方程带入测量数据进行数学计算1.掌握常见约束及约束反力的确定；2.

5、掌握物体受力分析的方法及其受力图；3.了解力、力系、平衡、平衡力系的概念。第1章静力学基本公理和物体的受力分析学习要求FP方向：静止质点在该力作用下开始运动的方向力的作用线大小：反映了物体间相互作用的强弱程度作用点：物体相对位置的抽象化1.力的概念定义：力是物体间的相互机械作用力的单位：牛顿(N)、千牛(kN)三要素：大小、方向和作用点力的图示：1.1静力学基本概念2.力的分类根据研究对象是否为同一物体内力和外力根据随时间变化方式分为常力、交变力、冲击力以及随机力根据受力点在空间的几何分布可分为集中力

6、、面力和体力桌子和桌子上的重物组成的系统重力、活塞的往复运动、打桩时锤对桩的力、地震时震动施于建筑物的力火车轮对钢轨的力、水库中水对大坝的力、重力（3）平衡力系：若一个力系作用于物体而使其保持平衡状态，则该力系称为平衡力系（4）等效力系：若两个力系对同一物体作用效果相同，则这两个力系互为等效力系（5）合力、分力：若一个力和一个力系等效，则该力称为合力，力系中的各力称为该合力的分力（1）力系：同时作用在同一物体上的一组力3.平衡的概念（2）平衡：物体在力的作用下相对于地球保持静止或匀速直线运动状态1.2

7、静力学基本公理公理1：力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力，可以合成为作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由这两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来确定。F1F2FRF1F2FRF2F1FR1）该公理适用于任何物体；2）该公理的逆过程也成立，但一般进行正交分解。延伸:三角形法则o1）该公理只适用于刚体，不适用于变形体；2）二力构件（二力杆）只受二力作用而平衡的构件或杆件；3）受力特点：物体所受两力必沿着两力作用点的连线。F1F2要使受到二力作用的刚体保持平衡状态，则其充要条件是：此二

8、力等值、反向、共线。公理2：二力平衡公理F1F2F1F2F1F2拉杆压杆推论：三力平衡必汇交定理作用于刚体上三个互相平衡的力，若其中两个力的中作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必定通过该汇交点，且三力必在同一平面内。F1F2F3F3F2F1F121）该推论只适用于刚体;2）三力汇定理，只是平衡的必要条件，不是充分条件;3）对于三力构件，若已知三力作用点和任两力作用线则可定出第三个力的作用线。oo证明公理3：加减平衡力系公理在作用于刚体上的任一力系中，加