工程力学 第4版 教学课件 作者 张秉荣 第一章.ppt

《工程力学 第4版 教学课件 作者 张秉荣 第一章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章力的基本运算与物体受力图的绘制下一页上一页第一节力的概念第二节力的基本运算第三节约束与约束力第四节物体的受力分析、受力图小结返回目录第一节力的概念一、力的概念力的概念产生于人类从事的生产劳动之中。当人们用手握、拉、掷及举起物体时，由于肌肉紧张而感受到力的作用，这种作用广泛存在于人与物及物与物之间。例如，奔腾的水流能推动水轮机旋转，锤子的敲打会使绕红的铁块变形等等。可见，力作用于物体将产生两种效果：一种是使物体机械运动状态发生变化，称为力的外效应；另一种是使物体产生变形，称为力的内效应。返回首页下一页上一页返回目录综上所述，在静

2、力学的范畴内，力可定义为：力是物体间的相互作用，这种作将引起物体的机械运动状态发生变化。返回首页下一页上一页返回首页下一页上一页F实践证明，力对物体的作用效应，是由力的大小、方向和作用点的位置所决定的，这三个因素称为力的三要素。例如，用扳手拧螺母时，作用在扳手上的力，因大小不同，或方向不同，或作用点不同，它们产生的效果就不一样。1．力的三要素返回首页下一页上一页本书采用我国法定计量单位，力的单位用N（牛［顿］）或kN（千牛［顿］）。2．力的单位3．力的矢量表示力是矢量常用一个带箭头的线段来表示，线段的长度按一定比例代表力的大小，线段

3、的方位和箭头表示力的方向，其起点或终点表示力的作用位置。该线段的延伸称为力的作用线。用加粗体字母（如F）代表力矢，而并以明体字母F表示力的大小。AF50N力的作用线F=200N返回首页下一页上一页B性质1（两力平衡公理）作用于同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是：此两力必须等值、反向、共线。两力平衡公理是刚体受最简单的力系作用时的平衡条件，如一物体仅受两力作用而平衡，则两力的作用线必定沿此两力作用点的连线，这类构件常被称为两力构件。返回首页下一页上一页AFABBFBAABCDGABFABFBA二、力的性质性质2

4、（加减平衡力系原理）在已知力系上，加上或减去任一的平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。推论（力的可传性原理）作用于刚体上的力，可沿其作用线滑移到任何位置而不改变此力对刚体的作用效应。返回首页下一页上一页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。返回首页下一页上一页返回首页下一页上一页力的可传性原理说明，力是滑移矢量，它可以沿其作用线滑移，但不能任意移至作用

5、线以外的位置。必须指出，力的可传性原理不适应于研究物体的内效应。例如，一根直杆受一对平衡力F、F作用时，杆件受压，若将两力互沿作用线移动而易位，则杆变为受拉，但拉、压是两种不同的内效应。因此，当研究物体的内效应时，力应视为固定矢量。性质3（力的平行四边形法则）作用于物体上某点两力的合力也作用于该点，其大小和方向可用此两力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。有时为简便起见，作图时可省略AC与DC，直接将F2联在F1的末端，通过△ABD即可求得合力FR。此法就称为求两汇交力合力的三角形法则。按一定比例作图，可直接量得合力FR的近似

6、值。FRF2F1ABCDFRF2CDF1AB返回首页下一页上一页平行四边形法则说明，力的运算可按矢量运算法则进行，但因力为滑移矢，故限制了合力作用线必须通过前两力之汇交点，其矢量式为FR=F1+F2式（1-4）的投影式为（1-4）FRx=F1x+F2xFRy=F1y+F2y（1-5）返回首页下一页上一页若有多个力F1，F2，…，Fn汇交作用于物体A处，显然其合力FR的矢量式为FR＝F1+F2+…+Fn＝∑F式（1-6）的投影式为（1-6）（1-7）FRx=F1x+F2x+…+Fnx=∑FxFRy=F1y+F2y+…+Fny=∑Fy式

7、（1-7）即为合力投影定理：力系的合力在某轴上的投影等于力系中各力同轴上投影的代数和。返回首页下一页上一页式（1-6）还可连续使用力的三角形法则来解决：为求合力FR，只需将各力F1，F2，…，F4首尾相接，形成一条折线，最后联其封闭边，从首力F1的始端O指向末力F4的终端所形成的矢量即为合力FR的大小和方向。此法称为力多边形法则。上述为两个或多个汇交力合成的方法。FR12F1FROFR＝F1+F2+…+Fn＝∑F（1-6）F2F3F4FR13返回首页下一页上一页一个力也可以分解为两个分力，分解也按力的平行四边形法则来进行。显然，由已

8、知力对角线可作无穷多个平行四边形，故必须附加一定条件，才可能得到确切的结果。附加条件可能为：1）规定两个分力的方向。2）规定其中一个分力的大小和方向等。F1FRAF2F3F4返回首页下一页上一页例如，在进行直齿圆柱齿轮的受力分析时，常