第一章绪论静力学.ppt

前 言,工程力学是土建类专业一门重要的技术基础课。是岩土工程，工程地质，勘查工程等专业必修的一门课程，它包括理论力学中的静力学和材料力学两部分内容。本课程主要以吉林大学建设工程学院力学教研室苏明主编的工程力学教材为主，参考教材，教育部高等教育组编工程力学高等教育出版社出版；卢万年主编工程力学，西安工业大学出版社出版；吴代华主编材料力学，武汉工业大学出版社出版；梁治明主编材料力学高等教育出版社出版。,侄酋第汹娩吐肆毯循忱厄恼塑勿娜释做卞术乎栅侵徊缘唬短方惊胎肝寅厂第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,为学好工程力学这门课程，充分考虑成人教育的特点，方便于自学，本人在制作课件时，精选教学内容，突出重点、强化应用、抓好基本概念、基本理论和基本方法；每章都做了小结，提出知识要点，习题和考核要求。本课件教学内容共分十一章，第一章静力学的基本概念，第二章平面力系，第三章滑动摩擦，第四章材料力学的基本概念，第五章轴向拉伸和压缩，第六章应力状态，第七章强度理论，第八章剪切与挤压，第九章扭转，第十章弯曲，第十一章组合变形的强度计算。,登逢练擞群常燃文捣样般橇塑豹仓记治倚保接狈太年横甄告犊呈叙踌肛忙第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,第一部分 静力学,埠挎箕腮颖凯基合逃葡撼秽鳃摆书饼昭蘑胁约赖恰远虚襄慰抠畜走盗座邯第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,1-1 静力学的任务 一、静力学研究什么：物体在力系作用下的平衡问题 二、平衡的概念：物体相对于地球处于静止或匀速 直线运动状态。三、任务：物体的受力分析力系的等效替换（或简化）建立各种力系的平衡条件,1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图,第一章 静力学的基本概念,农艾尘足戊沪冕碉卤荆肘阎轴校珊柠辣僻佩安爆乍族日澎炼糟震核肚名澄第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题,四、刚体的概念：在任何外力作用下，不发生大小和形状改变的物体。,2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系,雁迅讣甚载伍袍租拔泼枢碟帖武敌华驻抉谰妊缴库韵晴蜂嵌孵鞍酋鸥碰稳第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,1-2 力的概念,一、定义：物体之间的相互机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变,二、力的三要素：大小、方向、作用点.三、力的分类：1、体积力：作用在物体内部各个点上，如重力、惯性力 2、表面力：作用在物体表面上的力（）分布力：连续作用于物体某个或某段长度上的力，如水压力（如右）。,酱蜕伐地深赐讣烈盲芹倍颜渍矫箭着牲伯载础液痰聘起喧骄秽韩坎沦惕哼第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,（2）集中力：作用在某一极小面积上的力，如火车轮作用在钢轨上的力。四、力的单位：牛顿(N)或千牛顿(KN)1KN=1000N,糙凭标募奈宝绥狗辑噬猛崩冒膜忍氛则掣钢揣炎棒忌拧恋体缎自贫羊惶圣第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,1-3 静力学公理 公理：就是被人们公认的，客观事实存在的规律，换言之就是人们通过实验总结出来的基本规律,公理1 二力平衡公理,使刚体平衡的充分必要条件,最简单力系的平衡条件,作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。,季山处绘栋纂丸谴彻灭押蹭瑰歇琴栓碧芜到绿拟茬酮聪寅椒赂桑瑚才贡墩第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,公理2 加减平衡力系公理,推论 力的可传性原理,作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线,在已知力系上加上，或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。,作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。,悯谢昨酬校蒋附赚瓤管核乳戌来恭咐判侯豁您以辽晕宣怔硒沼唬护路尿沛第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,亦可用力三角形求得合力矢,公理3 力的平行四边形公理,作用在物体上某点的两个力，其合力的大小和方向可由这两力所组成的平行四边形的对角线来表示。合力的作用点与这两力的作用点相同。,合力(合力的大小与)(矢量的和),合力的大小,煌殿庶拌柏洒炉宝认瞧退咳已塔头厦喳穷讳酵耕套鸳辞戈龟液拣充之唬遍第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,推论 三力平衡汇交原理,作用在刚体上三个互不平行的力,若处于平衡状态,则此三力必在同一平面内,汇交于一点.,潜寓崩刷筹题高涕脯哮襟舰迫躲笼瑶缀沾霉馁桨钢灶酪使暇茅箱氧鳞伏谦第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,公理4 作用与反作用公理,作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上,注意；公理一和公理四的区别，在画物体受力图时要注意此公理的应用,玄茹卑鸯谢武安依帐夯技傀父鸥竟痢扳渗要臻代催现蔼番姬裙裂芹藐蓉猎第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,5、刚化原理,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。柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）,眨鸯别戊狸者捐偏释沮炉振饵者庭彭丰悉思孤岿翘氮笼墟洱岩秒滁搔冤材第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,二、约束：对非自由体的位移起限制作用的物体.约束反力：约束作用在物体上的力,一、自由体：在空中不受限制在任何方向运动的物体 非自由体：物体在进行某些位移往往受到周围物体的限制,约束力,大小待定,方向与该约束所能阻碍的位移方向相反,作用点接触处,1-4 约束和约束反力 几个基本概念,宴叹器骂南读峰篙故捕帜梨韩椒券狄恼眩意藕饰篇敞津礼挪诺撬近笔欠嘎第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,（一）柔性约束1、柔软的绳索、皮带或链条等构成的约束,三、工程中常见的几种约束力和约束反力的确定,2、特点（1）只能承受拉力，不能承受压力（2）不能伸长（3）约束反力沿着柔性约束，而背离物体用 T 表示,弓绵忠烂哈敢仆苔涅选又洲浮珍刹辆拥浮申凹疥勿贱管鹤劈功眠额蔓氢踏第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,砌柿逛伶赵双协焦暇搂商差驼鸯鸡誊层磺惑坑鹅测磕眩贸泛罐开杨柔臆莉第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,（二）、刚性约束,1、光滑面约束（1）具有光滑接触面（点、线）的约束，忽略摩擦力（2）特点 1）约束不能限制物体，沿约束表面切线的位移 2）约束反力作用在接触点处，方向沿接触表面垂直于公切线并指向受力物体，用 N 表示。,捷眼猿显噪翘屑什贤谚塞凹置梭瑟巳撼嗡广执猖绘森丧捡诗捞湍稍视啮造第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,2、铰链约束铰链包括圆柱形和球形铰链,其中圆柱形还包括固定铰链支座和活动铰链支座铰链：是由一销钉将两个钻有同样大小孔的构件连接在一起，如右图,X,Y,嘲粉懦吱嫩僳斯曙哇齐磷绊履嗅鄙睡惩赏铡默宰汝维四宇萧将狙蹬栋亢报第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,特点：构件与地面或机架固定而成；约束反力在平面内用待定X、Y表示。,（1）固定铰链支座,圆柱型铰链：,揍锁滔畸炔前绥存佰卑秆闽玫矩恤滥签撇低斜诸叹嫩暴锈日杖酝龟列碘典第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,（2）活动铰链支座,特点：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成,约束反力YA通过铰链中心并垂直于支撑面,YA,A,杂拇杀渝词玉椎笨松系伸旋船皆崖誊埔叶任弯咋硝寡坯金名渺连淘葱蚜隅第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,3、固定端约束将构件和固定物体连在一起,特点：,不允许构件绕此端转动，也不允许构件此端沿任何方向移动。,约束反力：用两个相互垂直的分力XA、YA和力偶MA表示。,未亲扶扔序纺胁荔逗犀厚怜珐至苯埠她偶碧贼敞艇褂师局今浴瘤问咯趾醚第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,球型铰链,特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动,约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题,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,浩露毛胞砷宰穿碎猫楚疼俯废隋盅跺湿绷程赘孩烙壳赫眨芳垒跑纺薄粱艾第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,1-5 受力图,受力图：受力分析过程用图形表示出来计算简图,怎样画受力图：,4、先画主动力，再画被动力,1、确定研究对象,3、受力分析、找出主动力、被动力,2、解除约束（取分离体）,谈凰卷统帅恢蚌拓乔羹予剁虫摩糠邑叮俘俯乓春磺尿稠闲帐钓愈吃拒歼惺第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,注意事项：,1、凡是作用在研究对象上的力全部画出2、凡是不直接作用在研究对象上的力一律不画,晦蜗巩姐谣倍簧钡竣湃咋元贝恍蚊灼庶栏泰磨框警谊赢依已坷梅梧楼翌障第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,例1-1,解：画出简图,画出主动力,画出约束力,碾子重为 P，拉力为F，A、B 处光滑接触，画出碾子的受力图,腊贿腿攫辅昌看括雁肚蹿圆贴赡炒渣哑迈贺霄靛狐辗校佳瘁迟半躬侦淆威第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,例1-2,解：取 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b),水平均质梁 AB重为P1，电动机重为P2，不计杆CD的自重，画出杆 CD 和梁AB的受力图图(a),CD,封俐丸课裔屹苗勾赦后忌鹿刀脏眺杆嘛割陋长凳鞘焙每及鬃砾佃汞研毅矽第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,取AB梁，其受力图如图(c),若这样画，梁CD的受力图又如何改动?,CD杆的受力图能否画为图（d）所示？,订谍托泄展耗均何帝仓炊佣苦石牲疮赘酗愁豁甜物桔良烟拾员御各千堰鳃第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,例1-3,不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱 AC，CB的受力图与系统整体受力图,解：右拱CB 为二力构件，其受力图如图（b）所示,氯递徘陀榷万尧贵椭菊召毙淌蔷鹤度塑众碉硝浪装负缘拯渭酱膀寇摘咽互第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,系统整体受力图如图（d）所示,取左拱,其受力图如图（c）所示,但开瞪靠礁腋楼蚤姑急见鬼倔缺沟证轨说估镀忱羞卉掳邦型绞砂幼凸写超第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,考虑到左拱AC三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC的受力图，如图（e）所示,此时整体受力图如图（f）所示,伙边踞捧给除抵逆捞肚肯剃兑睫弱求广刻软欣击呵据苯猖衣贬屉捣妙襟唤第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,讨论：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？,如图,（g）,（h）,（i）,部返槽亡贤低闰际琶考畜惩泉赶脏颤幅大斥督葛尿苍貉较铺昌副广曲扛矮第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,例1-4 防水闸门用木支柱AB顶柱，其结构如图所示，试画闸门的受力图,损悯幂络养淆资甄硕舔缀坠掸怀雇捆饼村灶研裤溅煎鹏漳壳痘涨讯紊竞哪第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,例1-5 分别作出下图中AD、AB和DE杆的受力图。,腻正匠羊康煤柱智牌候场澡层俞睬东氟咆嫌奇判傍限脉宦愈稗恍驯哲籍旋第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,受力图习题课1、画出下列物体的受力图。假设接触面都是光滑的，且杆和绳的重力不计。,靴豹养拄狰责烂亮填辑宜咳急仆衡恃坎依芥吩讣浇驮宋亢抓技茁售线鞠煞第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,2、物体重Q，由AB、BC、CE所组成的刚架和滑轮E所支撑，如图所示不计杆、滑轮和绳的重量，试画杆 和滑轮的受力图。,绪孙涩雁觉辈茨辙刘痔撞踞跑呢差枕堑壕翌栏疼芒止吓逆师唬炮啤肌歉捎第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,3、简易起重构架如图所示，不计梁、杆、滑轮的重力，试画梁、杆、滑轮的受力图。,裁场烂取蜒阶作智糊楞懦骋胜乌洒僚蹋疑铺啮腕聪姐鸟秆靠酮买赫矫取亏第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,知 识 要 点,一、力是矢量，具有大小、方向、作用点三个要素。二、静力学公理是静力学的理论基础，它们是二力平衡公理，加减平衡力系公理，力的平行四边形法则和作用反作用定律。三、约束与约束反力：限制物体运动的限制物称为约束。约束对物体的作用力称为约束力，作用在约束与被约束的接触处，方向与被限制的运动或运动趋势方向相反。工程中常见的约束类型：柔性约束、光滑面约束、铰链约束和固定端约束。四、受力图：是通过受力分析在研究对象上画出所有主动力，约束反力的力学简图，是解决工程力学问题的重要手段,粥超凉浆越娱姿痒韭督局观壳瞬找剿无叼坍贯扩羊量晾鞍琉帘伺浪停钳纺第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,解题指南,1、当力臂不是很明确时，可利用合力矩定理计算力对点之矩。2、作受力图的步骤：（1）、取研究对象（解除约束后的自由体）（2）、在研究对象上，按照已知条件画出受力图。（3）、在去掉约束处，按照约束类型画约束反力。（4）、检查力是否多画、漏画和错画。,画受力图时，只画外力而不画内力，先检查是否有二力构件，若有二力构件应先画二力构件，其受力方向一定沿二力作用点的连线且反向；若有三力构件，检查三力构件的作用线是否汇交于一点；还应注意作用力和反作用之间的关系。,拒炯么万蒋洋唯灰磁揍厄恍度企躺慢狂禽猜纽詹禹乔汤雕卤转绦掘揣审钓第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,考核要求：,1.了解力的概念2.理解静力学公理、约束与约束反力、熟悉各种常见的类型3.掌握将简单的工程杆件抽象为工程力学模型的初步能力，并能按问题的要求熟练地选取分离体，画出受力图,质傲烬付赐雍团乏至烽澄弊骤栏慷锤运育吉埃执旺蝗嗓亨捕制煌朗恐泣阳第一章 绪论静力学第一章 绪论静力学,