工程力学基础课件.ppt

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1、第二章工程力学基础§2-1理论力学的基础知识§2-2材料力学的基础知识§2-3机械零件基本变形形式的强度计算§2-1理论力学的基础知识一、力的概念力是物体间的相互作用。这种作用将使物体的运动状态发生变化－运动效应（effectofmotion），或使物体发生变形－变形效应（effectofdeformation）。力的三要素：力的大小、方向和作用点力的国际单位：牛顿，简称牛，符号N。力是具有大小和方向的矢量。因为力是矢量，力的大小与方向可用一个带箭头的直线来表示。通常用F表示力大小。二、刚体的假设所谓刚体，就是在力的作用下，大小和形状不发生改变的

2、物体。三、静力学的公理要使作用在一个刚体上的两个力平衡，其充分必要条件是：1．两力平衡公理两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。如图所示，即F1=－F2作用有二力的刚体又称为二力构件(memberssubjectedtotheactionoftwoforces)或二力杆。2．加减平衡力系公理在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任意的平衡力系，而并不改变原力系对刚体的作用效果。如图所示。3．作用与反作用定律作用力与反作用力大小相等，方向相反，且共线。加减平衡力系原理是力系简化(reductionofaforcesystem)的重要

3、依据之一。FFFFF注意：作用力与反作用力不能与二力平衡公理中的一对平衡力相混淆。一对平衡力是作用在同一研究对象上的，而作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的。4．三力平衡汇交定理如果一物体在三个互不平行的共面力作用下处于平衡状态，则这三个力的作用线必定汇交于一点。F2F1OCF3BF2F1ABF2F1ABF2CF3F1AF12四、约束与约束反力的概念凡是对物体的运动起限制作用的其它物体称为约束。约束作用在物体上的力称为约束反力。工程中的机器和结构都是由若干零件和构件通过相互接触和相互连接而成。约束（constraint）则是接触和连接方式的简

4、化模型。物体的运动，如果没有受到其他物体的直接制约，诸如飞行中飞机、火箭、人造卫星等，这类物体称为自由体（freebody）。物体的运动，如果受到其他物体直接制约，诸如在地面上行驶的车辆受到地面的制约、桥梁受到桥墩的制约、各种机械中的轴受到轴承的制约等等，这类物体称为非自由体或受约束体（constrainedbody）。约束的作用是对与之连接物体的运动施加一定的限制条件。地面限制车辆在地面上运动；桥墩限制桥梁的运动，使之保持固定的位置；轴承限制轴只能在轴承中转动等等。工程中常见的约束与约束力返回第1章受力分析概述工程常见约束与约束力工程中的机

5、器和结构都是由若干零件和构件通过相互接触和相互连接而成。约束（constraint）则是接触和连接方式的简化模型。约束施加于被约束物体上的力称为约束力（constraintforce）。工程常见约束与约束力工程常见约束与约束力柔索约束刚性约束工程常见约束与约束力柔索约束工程常见约束与约束力单侧约束缆索、工业带、链条等统称为柔索（cable）。这种约束的特点是其所产生的约束力只能沿柔索方向的单侧约束力，并且只能是拉力，不能是压力。链条约束与约束力工程常见约束与约束力单侧约束皮带约束与约束力工程常见约束与约束力单侧约束工程常

6、见约束与约束力刚性约束工程常见约束与约束力刚性约束(双侧约束)约束体与被约束体都是刚体，因而二者之间为刚性接触，这种约束称为刚性约束。大多数情形下，刚性约束都将产生双侧约束力，因而又称为双侧约束。某些情形下，刚性约束也将产生单侧约束力。齿轮啮合力光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被约束物体。光滑刚性面约束约束与约束力光滑刚性面约束约束与约束力FR′FR光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被约束物体。齿轮啮合力FR光滑刚性面约束约束与约束力滑槽与销钉光滑面约束的约束力是通过接触点、沿该点公法线并指向被

7、约束物体。辊轴光滑刚性面约束约束与约束力工程结构中为了减少因温度变化而引起的约束力，通常在固定铰链支座的底部安装一排辊轮或辊轴，可使支座沿固定支承面自由滚动，这种约束称为滚动铰链支座，又称辊轴支座(rollersupport)。当构件的长度由于温度变化而改变时，这种支座允许构件的一端沿支承面自由移动。辊轴FRFRFR光滑刚性面约束约束与约束力辊轴(实际约束中FR方向也可以向下)FRFR光滑刚性面约束约束与约束力约束与约束力光滑铰链约束将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接起来，称为中间铰约束FyFxFR用铰链连接的杆FR约束与约

8、束力光滑铰链约束销钉销钉(铰链)约束与约束力光滑铰链约束FRyFRx销钉(铰链)约束与约束力光滑铰链约束铰约束与约束力光滑