湘潭大学材料力学课件全.ppt

第一篇 工程静力学;力;工程静力学研究物体的受力与平衡的一般规律。 平衡是运动的特殊形式，是指物体对惯性参考系保持静止或作匀速直线平动。 工程静力学的研究模型是刚体。;1.1 力和力矩;1.1.2 力的效应与力的可传性;力的可传性;1.1.3 力对点之矩; 力矩矢量的方向;;例题1-1 力F=100N，手柄的长度L=100mm, 求力对点O之矩。;1.1.4 力系(system of forces)的概念;1.1.5 合力矩定理;例题1-2 已知F＝500N，d＝0.1m，L＝0.2m。求力F对O点之矩。;1.2 力偶及其性质;力偶实例;力偶矩矢量;可以看出： 力偶矩与所选的矩心O的位置无关，即力偶对任一点之矩均相等，即等于力偶中任一个力乘以力偶臂。 因此在考虑力偶对物体的转动效应时，不需要指明矩心。;1.2.2 力偶的性质;关键取决于力和力臂的乘积大小和力偶矩的方向。;关于力偶性质的推论 (1);保持力偶矩矢量不变，分别改变力和 力偶臂大小，其作用效果不变。;只要保持???偶矩矢量大小和方向不变，力偶可在与其作用面平行的平面内移动。;同平面内力偶的等效定理; 力偶系(system of couples)：由两个或两个以上的力偶所组成的系统。;平面力偶系合成的结果 : 仍然是一个力偶，其力偶矩等于原力偶系中所有力偶矩之代数和。即;自由体：位移不受限制的物体;约束力的方向与阻碍物体运动的方向相反。 约束力的大小通常是未知的，取决于约束的性质(类型)，也取决于主动力的大小和方向，是一种被动力。通常是题目中要求的力。 要正确分析约束的性质(类型)，表示出约束力的作用线、力的指向、力的数值大小、力的个数。 约束性质主要有：柔性约束、光滑面约束、光滑铰链约束、滑动轴承与推力轴承、固定端约束等。;实际生活中“约束”例子：;绳索、链条、皮带;柔性约束的特点是： 只限制物体沿绳索或皮带伸长方向的位移，因而只能承受拉力，不能承受压力。 其力的方向是沿绳索或皮带伸长的方向。;1.3.3 光滑面约束(constraint of smooth surface);光滑面约束的特点： 这种约束不能阻止物体沿接触点切面任何方向的运动或位移，而只能限制沿接触点公法线指向的运动或位移。 约束力的个数只有1个。;1.3.4 光滑铰链约束;固定铰链支座只限制构件垂直于销钉轴线方向的运动和位移。 其约束力的作用线必然垂直于销钉的轴线， 约束力大小和方向与作用在物体上其他力有关。 约束力的个数为1个，但通常分解为2个约束分力Fx和Fy。;简化表示：;上摆;如果不考虑摩擦作用，滚动铰链支座的约束只限制沿支承法线方向的位移。 约束力个数为1个，类似于光滑面约束类型。 约束力的作用线必然沿支承面法线方向，通过铰链中心。;(3) 铰链约束(又称中间铰);简化表示;(4) 球形铰链支座;1.3.5 滑动轴承和推力轴承; 推力轴承没有限制转动，但限制了在垂直轴线方向(径向)的位移，而且还限制轴向的移动。;1.3.6 固定端约束;固定端约束的约束力;固定端约束与固定铰链约束不同的是： 它不仅限制了被约束构件的移动，还限制了被约束构件的转动。;1.3.7 链杆支座;在两个力作用下处于平衡状态的直杆称为二力杆。 用于连接两物体、两端铰接、自重不计的直杆称为链杆。 链杆在铰接点处的两个反力作用下而平衡，因此链杆是二力杆。 链杆的约束反力必沿其两铰接点的连线，即链杆的轴线方向。 链杆只能限制物体沿链杆中心线方向的运动，而不能限制其他方向的运动。 链杆约束反力必沿链杆的轴线方向，指向不能确定(在分析时可以任意假设)。;二力构件：受两力作用平衡的构件。;约束类型及特点小结;3、固定铰链支座;4、辊轴支座(roller support) (滚动铰链支座);5、铰链约束(中间铰);7、链杆支座约束;多跨桥;　;1.4 平衡的概念;对于刚体，上述二力平衡条件是充要的。 对于变形体(柔性体)上述条件仅仅知识必要的。;如何判定构件是否为二力构件？ 紧扣概念：构件只受到两个力的作用且保持平衡，这类构件称之为二力构件。 在二力构件的某点处，也许不止一个约束外力，但可将这些约束力终究可合成某个方向的合力。 对于所分析的特定构件，看清楚有几个不同的外力作用点个数。如果在不同位置上外力作用点超过3个，则肯定不是二力构件。 只要构件的两端是铰链连接，两端之间没有其他外力作用，则这一构件必定是二力构件。 如果是二力构件，则两个外力(或外合力)的指向必定沿着各自作用点的连线，且等值、反向。;请判断下列构件中哪些属于二力构件？;;1.4.2 不平行的三力平衡条件;1.4.3 加减平衡力系原理;;另外一种