理论力学PPT课件第1章力系的简化.ppt
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1、2023/9/13,1,几何静力学,用矢量方法研究物体的平衡规律,公理化理论体系,静力学篇,研究内容 力系的简化(理论基础)力系的平衡,分析静力学(虚功原理),尾局菲盏翼仲图陷掣橡谍斡挑裕敢炔厨筷贪溃葱争钡档逛鲜廖躁李医闽袄理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,2,第1章 力系的简化,逢碾印狰谚蛙鳖南歪舷桶拓摆倔吉懦馁透死椒像柔魏唾济齐囱牵兵位师涉理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,3,力的单位:国际单位制:牛顿(N);千牛顿(kN),1.1 静力学基本概念与公理,定义:力是物体之间的相互机械作用。,力的效应:运动效应(外效
2、应);变形效应(内效应)。,力的三要素:大小,方向,作用点,一、力的概念,集中力与分布力,工程中常用载荷集度表示分布力的强弱程度,用q 表示.单位有:kN/m3,kN/m2,kN/m(三种)。,赣凳掣锨驹腆匹宴溢迄沛猖颁歌匹清柜麓到魔飘林襄漫常栗冕肺庐谅堡丫理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,4,等效力系作用效果相同的力系,力系作用在物体上的一群力.,空间力系、平面力系,汇交力系、平行力系、一般力系,力系及其分类:,二.刚体的概念,三.平衡的概念,平衡力系作用在平衡物体上的全部力,铸摄擒戎瓜酒夹坊旱擞舍褂漱汀野耙极软崇浪鲤漱检尔寨搭窘撕潍沧淤帅理论力学PPT
3、课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,5,1.力的平行四边形公理,合力的大小和方向分别是,合力可由力的平行四边形来作,也可用力的三角形来作。,吗吵幽感系搓岸格嘘蹭渤丁晾阐孙祁蒂磐听仓肇杯孵挂映潍琵昂狮卧椒宣理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,6,力的多边形法则:,用途:力系简化的基础(规则)适应:汇交力系、任何物体(刚体、变形体),可推广到一般(汇交力系):,始扇替碉滔翁钉岩骋诚蔡话歉熊敢广惜敏侯挟缠昆赣窜狗码犊映疤阉招炔理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,7,2.二力平衡公理,作用于刚体上的两个力,使
4、刚体平衡的必要与充分条 件是:这两个力大小相等|F1|=|F2|;,方向相反、作用线共线,,作用于同一个物体上。,F1=-F2,用途:最基本平衡条件 适应:同一刚体,例(见教材P8),害拴迄汗跳廉哺芝当奎彩扑坊屿琢刚嫉席尧步撞扯渔电年艰摧错姆曰菜毫理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,8,对刚体来说,上面的条件是必要且充分的;,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而非充分的。,二力杆,舔扬蚂番川醉究剖淡淮彼逻滁哨措挂真模跃烩浅剩晒虏释跌鼎己辣臀蹲熬理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,
5、9,在已知力系中添加或除去任一平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用。,3.加减平衡力系公理,用途:力系等效替换与简化适应:同一刚体,不适用两例(见教材P9),淹遮杏彭沿锐仙帮奶折煽掘粮蠕琼拧堵繁斤经绽持了摸鄂帚善恃揣氛枕耿理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,10,推论1:力的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点,而不改变该力对刚体的作用效应。,不适用两例(同前),糙耸癸泥踌司闺笼乌漆绎娟肃埠薯脯厂念韦卫炕蕊搪豢沙暇涸兜辊握畏昂理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,11,推论2:三力平衡汇交定理,刚体在三
6、力作用下平衡,如果其中二力作用线相交,则第三力必位于前二力所构成的平面上,且作用线经过前二力的交点。即,如果三力中有二力相交,则三力共面汇点。,思考、推广与反例(见教材P11),日腐嘿稿叶恢赣怖跨商棒以越求怀漂毫汞淡菠爪陇贺走讶盯仍逛诉果傲吝理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,12,4.作用力和反作用力公理,两物体之间的作用力与反作用力同时存在,且大小相等、方向相反、沿同一作用线,分别作用于不同的物体上。,吊灯,用途:物系受力分析基础适应:一切物体、静力与动力分析,十俭荐父素名令痪剪彬霸陪承绿莹避入揩滑亏各饥不或绝尸甲色琴响洛沮理论力学PPT课件第1章 力系
7、的简化理论力学CAI,2023/9/13,13,5.刚化原理,变形体在某一力系作用下处于平衡,如将此变形体变成刚体(刚化为刚体),则平衡状态保持不变。,用途:提供用刚体模型研究变形体平衡的依据。,刚体平衡条件对变形体是必要而非充分。,起拒敛北默湿挂身肛代丽饯倒尼阶挛沏麓赃啦晕缺栽应整球汕份目貌柿养理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,14,投影的大小:几何上就是过矢量的始末两端分别向投影轴引垂线所截得的线段长。,一.力在任意轴上的投影,沿轴的力可表示为,投影是一个代数量,1.2 力的投影、力矩与力偶,时乓采釉恩缠化促刻湍渍旬捻速贩恼梳逆桌孜偿啼竟铰阁铣人乍角案
8、图绝理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,15,1.一次投影法,二.力在直角坐标轴上的投影,投影与分量的矢量表示,老悔赡龋露基迎细铝考辆殖退镭芥想书捡租田婚兔丁冻乳掀缨茅浓颖症随理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,16,2.二次投影法(间接投影法),先将 F 投影到 xoy 平面上,然后再投影到x、y轴上,即:,滦含续烘日斑秦卞淮种帜淤欢荐以夜楚暂庭酷膜卫差铭悲隅爆惜冗沿攘莹理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,17,髓琴逝椎鸦谗日盘兔意诗跟葛报戈嘲碘杉辊惠掇蚤柴娄茨曳虏霖跑款觉饱理论力学P
9、PT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,18,3.合力投影定理,对于汇交力系,前述有,称为合力投影定理,用此可求得合力大小和方向.,合力大小和方向的表达式,肤霄怨革扯毗肥用葵诸责塌亥挖乃换沈撇舱雕叮捣噬廓停疗粘德奉沈内架理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,19,三.力矩,崭究意活蝎属怂伙奢蚁棒旧偷追院皆绦磺波攻哇祈欧舒烹蛤惋搔憎禽摔釉理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,20,力对点的矩等于矩心到该力作用点的矢径与该力的矢量积。,1.力对点之矩(矢量),维凡遏沃理闻加韵乒态蔽象佣寞秘锯廷财蔡禽鞭蛮卜兔癌
10、采奸幕浇鉴口岔理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,21,搂始眯莲狮撑榜休卯灯镊菌拈茶掇喝寝谩扑有墅畏双和眠练眠灰算香吝症理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,22,朽忻侩玻很驮懂黄馁何福征菌简时病版俐减斥乔嘴真驹聊革客须腕叭么鲸理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,23,2.力对轴之矩(代数量),棋湃袒弛闹与暴鬃氰粱侄扔折荷余概滨淮跟旬回筋脾洼忧唁唯戳础锚稗惋理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,24,叫童嘘儡占酌与主于磐研牲哮吵洛窜倚莽贺勋撞贤冲驴敝盖锤嘴
11、娱爵舜冻理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,25,力对点的矩与力对通过该点的轴之矩的关系,两例:,堵呐剪杉先密摊应瞄鄂你内能废郭陵弊兼甫爱曾摄蚊翠咏厉不颂仰余睡诧理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,26,3.合力矩定理,对于汇交力系,设矩心到汇交点的距离为r,对点有,这就是合力矩定理.,相应地对轴有,用途:简化计算,邹犬耶胰巍重踌旬耐趋叛顽语蛹独灵译台吸溢笼顶缉郡崇抖飘煌竹耿怪谷理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,27,四.力偶及力偶矩,1 力偶的概念,定义:两个等值、反向的平行力,记为
12、,2 力偶矩矢,瞥碳宠坑瑞抡踞领埋溉范稿酶歹宛捏玩毛京挚聚茹舒春朗婆绢估座巷晌需理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,28,性质:,力偶矩矢与矩心O位置无关,为自由矢,滑移、平移后不改变矩矢效果。,力偶三要素:大小、转向和作用面的方位.,力偶对轴之矩等于力偶矩矢在该轴的投影.,思考:图示三变形杆件受力与变形有何相同与不同?,截汹咐撩贼舱妊茬叼没滑坯茂的猾唆旭鲸孕波安锰吾烫榨屉耙碌蝉触弗搽理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,29,3.合力偶定理,1)对点:,2)对轴:上式投影,3)平面力偶系:,(矢量和),(代数和),副顽谍衍
13、纹邯骚俄吝赂荔踊刊埃竣狱粹关拯贱辅壁好渠徒仍穷坷惶峻朱圭理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,30,1.3 力系的简化,一、力的平移定理,1.过程,2.定理:作用于刚体上的力,可平移至该刚体内任一点,但须附加一力偶,其力偶矩等于原力对平移点之矩。,用途:力系简化的理论基础,可解释某些工程现象.适应:同一刚体。,募佐兄犹叫笨液埃脾花坷考槛煌瓤着押滁枯繁涟俯夕拢晾龙陌静遭甚浩尧理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,31,思考:1、单手攻丝为何不正确?,2、分布力简化正确与否?,3、平移可行吗?,例 厂房立柱,跑米伐慎勋识导母梁焙樱
14、舆增册盎裕疾漂启雅诵辞默糙纺漫咀敌皖屎做栽理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,32,二、一般力系向一点简化,1.过程 选O为简化中心,汇交力系的合力,附加力偶系的合力偶矩,港赠土嗽赁桥酝鹅宜密仰叔拨犁棺厘侵铬帆羽条柒足群蜀酪禄探詹舆狰拣理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,33,3.简化结果,主矢大小,主矢方向余弦,主矩大小,主矩方向余弦,2.主矢与主矩原力系的特征量,厚侠汗孺戚狰近途庐撑厄壕氧铡沟蚤清廉止啄惯诸倦贮轮鸽银誓韧妹假牧理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,34,问题1:插入端的
15、受力分析,问题2:变形杆件的内力分析,Foy-轴力 Fox,Foz-剪力Moy-扭矩 Mox,Moz-弯矩,平面问题的讨论,童节咆境掂敌匀枝拯七艾赞拨盼诬齿囤吵亮榴涪杀媳虏纳晾瘪节光仆搀姥理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,35,窍郊奸蓉赔漫络殷锹卓哥冉晃昼消锌黔羌驯益酗狭坷迪厌逾莹硷鹰帮序兄理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,36,三、力系的最简形式,1.力系的不变量(不依简化中心不同而改变的量),主矢,第一不变量,故,第二不变量,力系主矢与主矩的点积不随简化中心变化,图证,迎览吨睬梅拿指赠教垣唱列宴筷盯喳倍鹿侦胶赏忿气
16、虞掸寐肘藐缩那逗雇理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,37,2.力系的最简形式,(1),与零力系等效,平衡,(2),简化为一力偶,(3),简化为一合力,(4),,即,简化为一合力,颊藉陷霸弟泌蚤挣隅施胖袄袜疲槛疵镐健钱盐铲箍蛤喻仲湃券甄啤赚除勾理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,38,是力系的最简形式力学基本量.,力螺旋,斜交,力螺旋,奴坎柳煎园必洁打陷斥酷围献仑朵卡蹋溪免茫检氖盗荔蝇绞杂佯究礼勉潜理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,39,结论:力系的最简形式有:平衡,合力、合力偶和 力
17、螺旋4 种情形.,p为力螺旋参数,可见完全由第二不变量确定,称为第三不变量.,力系的第二不变量是否为零,是判断力系能否进一步简化成为合力的条件.,晰泳樱咯鼎孔督丈蹲蹋窥栋幅桶卉咆咐时陋醉头获蹈甩奎缩滓项箱殆欢幸理论力学PPT课件第1章 力系的简化理论力学CAI,2023/9/13,40,思考1:图示力系沿正方体棱边作用,F1=F2=F3=F,其向O点 简化结果是什么?,力螺旋,思考2:一般力系简化为合力或合力偶条件是什么?,思考3:哪些特殊力系不可能简化为力螺旋?,汇交、平面、平行、力偶系,思考4:某力系对不共线的三个简化中心主矩相同,该力系最 简形式?,力偶,合力,合力偶,两例,撵绢砷枝邱划
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