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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,工程力学,-,制作：,王奇利,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。不能作为科学依据。,工程力学,高职高专规划教材,机械职业教育基础课教学指导委员会,工程力学学科组 组编,主编,：,穆能伶,（,成都航空职业技术学院,）,1/46,讲课计划-理论力学,2/46,讲课计划-材料力学,3/46,总第一讲,第一章 静力学基础,绪论,1-1,刚体和力概念,1-2,静力学公理,教学要求：,1、熟悉工程力学研究对象、内容，,2、掌握刚体、平衡、力概念,3、掌握五个公理,4/46,刚体和力概念,刚体,在力作用下，其物体内部任意两点之间距离一直保持不变,刚体是静力学中对物体进行分析所简化力学模型,力,力是物体间相互机械作用,力对物体作用效应,外效应：使物体运动状态发生改变；,内效应：使物体形状发生改变,力是矢量,力三要素：力大小、方向、作用线,力单位：牛顿（N）或千牛（kN）,分布力和集中力,5/46,力系,协力：,若一个力和一个力系,等效,，则这个力就称为该力系,协力,；力系中每个力就称为力系,分力,；,将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力过程，称为,力系简化,。,力系分类：,平面力系：力作用线均在同一个,平面,内,汇交力系：力作用线汇交于一点；,平行力系：力作用线相互平行；,普通力系：力作用线既不完全汇交，又不完全平行；,空间力系,汇交力系,平行力系,普通力系,6/46,平衡,定义：,物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。,建立在地球上，并相对于地球不动参考系称为惯性参考系。,平衡力系：,一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称为,平衡力系,。,力系成为平衡力系而需要满足条件称为,平衡条件,。,7/46,静力学公理一,公理一：力平行四边形公理,作用在物体上同一点两个力能够合成为一个力，协力作用点仍作用在这一点，协力大小和方向由这两个力为邻边所组成平行四边形对角线确定。,矢量表示法：,F,R,=F,1,+F,2,8/46,静力学公理二、三,公理二：二力平衡公理,作用于刚体上两个力使刚体平衡必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、作用线重合。,矢量表示法：,F,1,=F,2,；,公理三：加减平衡力系公理,在一个刚体上加上或减去一个平衡力系，不改变刚体原状态。,力可传性原理,作用于刚体力能够沿其作用线滑移至刚体任意点，不改变原力对该刚体作用效应,力三要素：,力大小、方向、作用线,三力平衡条件,9/46,静力学公理四、五,公理四：作用于反作用公理,任何两个物体相互作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，沿着同一条直线，分别作用在这两个物体上。,作用力和反作用力作用对象,公理五：刚化原理,若变形体在某一力系作用下平衡则可将此受力变形体视为刚体，其平衡状态仍保持不变。,10/46,总第二讲,1-3 力矩,1-4 力偶,1-5 力平移,教学要求：,1、熟悉力矩概念，掌握协力矩定理,2、掌握力偶性质及力偶系合成方法,3、掌握力平移定理,11/46,力矩,力对物体运动效应，包含力对物体移动和转动效应，其中力对物体转动效应用力矩来度量。,力矩是力对物体转动效应度量,力矩表示,力矩矩心、力臂,大小、转向、作用面,正负号要求,右手螺旋法则,量纲单位：,牛顿.米N.m或千牛.米kN.m,12/46,协力矩定理,力系中协力对一点矩，等于力系中各分力对同一点之矩代数和。,设某力系为,F,i,（,i=1,2,n,），其协力为F,R,，依据以上理论，则有表示式：,13/46,例1-2,圆柱齿轮如图，受到啮协力Fn作用，设Fn=1400N，齿轮压力角=20,0,，节圆半径，r=60mm，试计算力Fn对轴心O力矩。,解：,1）直接法：由力矩定义求解,2）协力矩定理,将力Fn分解为切向力Ft和法(径)向力Fr，即,由协力矩定理得：,14/46,力偶,定义：,两个大小相等，方向相反，且不共线平行力组成力系称为力偶。,力偶表示法,书面表示（,F,，,F,）,图示,力偶矩,大小,正负要求：逆时针为正,单位量纲：牛米N.m或千牛米kN.m,力偶三要素,力偶矩,大小,、力偶,转向,、力偶,作用面,15/46,力偶基本性质,力偶基本性质,力偶无协力,力偶中两个力对其作用面内任意一点之矩代数和，等于该力偶力偶矩,力偶可移动性,：,（保持转向和力偶矩不变）,力偶可改装性：,（保持转向和力偶矩不变）,力偶等效,平面力偶系,合成,平衡,16/46,力平移定理,作用在刚体上某点力，能够平移至刚体上任意一点，但同时必须增加一个附加力偶，该力偶力偶矩等于原力对该点之矩。,M=?,17/46,作业,思索题,1-11-4,习题,练习1-11-5,作业1-6、1-7,18/46,总第三讲,第二章,2-1 约束与约束反力,2-2 受力图,单个物体受力图,物体系统受力图,教学要求：,1、常见几个约束及其约束力画法,2、物体及物系受力图,19/46,约束与约束反力,定义：,限制某物体运动其它物体称为该体约束,约束分类,柔性约束,刚性约束,铰链约束,固定端约束,20/46,柔性约束特点：,只能受拉，不能受压。,只能限制延约束轴线伸长方向,本书柔性约束力用,F,T,表示,常见柔性约束：绳子、皮带、链条等,21/46,刚性约束,光滑面：,限制接触点法向运动,铰链,连接铰链（中间铰）,活动铰链支座,固定铰链支座,球型铰链支座（空间力系）,22/46,固定端约束,性质特点：,限制了平面内可能运动（移动和转动）。,23/46,受力图,绘出受力体（被分析物体）受到全部外力示意图，称为该受力体受力图,画受力图步骤：,取分离体-画出所分析物体分离体,画主动力-画出该物体所受到全部主动力,画约束力-依据约束性质画出约束反力,举例：,24/46,例2-1,重量为G均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙顶角处，A端放在光滑水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB受力图。,F,A,F,B,F,D,G,25/46,例2-2,（略）画AB梁受力图。,F,Ay,F,Ax,F,B,26/46,物系受力图,物体系统中每个物体受力分析方法和单个物体分析方法相同，但应注意以下几点：,物系受力分析时往往需要画整体受力图,画单个物体受力图时，注意作用与反作用力关系。,注意判断二力构件（二力杆）。二力构件普通不作为单个物体画独立受力图。,27/46,例（物体系统受力图）,P33 2-5(c),28/46,作业,P30-33,思索题,需交作业：,2-2（a),2-5(b),课外练习,2-1(a),(b),(c),(d),2-2 (b),(d),(f),2-5 (b),(d),29/46,总第四讲,力系合成解析法,力在直角坐标轴上投影,协力投影定理,平面任意力系简化,简化方法,结果讨论,教学要求：,掌握力在直角坐标系上投影及协力投影定理,熟悉平面任意力系简化及简化结果,30/46,力系合成解析法,力系合成,解析法,，就是经过力矢量在直角坐标轴上投影来表示协力与分力之间关系。,力在平面直角坐标轴上投影,定义：,大小计算：,Fx=Fcos,Fy=Fcos,Fsin,正负要求：,投影和分力关系,31/46,协力投影定理,协力在某一轴投影，等于各分力在同一轴上投影代数和。,协力投影与各分力投影关系,32/46,例3-1,用解析法求图示平面汇交力系协力,解：,F,R,33/46,平面任意力系简化,设平面任意力系如图所表示,将图3-5-2所表示平面汇交力系和平面力偶系合成，得：,主矢：,主矩：,34/46,平面任意力系简化(续),如图3-5-3,主矢F,R,和主矩Mo,F,R,0,Mo=0,F,R,=0,Mo 0,F,R,0,Mo 0,35/46,总第五讲,平面任意力系平衡方程,问题举例,教学要求：,掌握平面任意力系、汇交力系、平行力系平衡方程应用,36/46,平面任意力系平衡方程,平衡条件,主矢为零：,F,R,=0,主矩为零：Mo=0即：,其它形式：,二矩式：,三矩式：,A、B、C不共线,37/46,平衡方程,平面汇交力系平衡方程,平面力偶系平衡方程,平面平行力系平衡方程,思索：,附加条件,38/46,应用举例,解题步骤：,选取研究对象，画受力图,建立直角坐标系,列平衡方程并求解,例3-3,如图，已知G100N，求斜面和绳子约束力,解：,取小球为研究对象，画受力图,并建立坐标系如图；,列平衡方程：,若坐标系如图b)建立，平衡方程怎样写？,39/46,例3-4,已知F=15kN，M=3kN.m，求A、B处支座反力,解：,1、画受力图，并建立坐标系,2、列方程,40/46,总第六讲,物体系统平衡,物体系物体数量和平衡方程个数,物体系统问题求解标准,静定和静不定问题,教学要求：,熟练掌握物体系统平衡问题解法,了解静不定问题概念,41/46,例题,例3-8 已知Fp=519.6N，求M及O点约束力,42/46,静定与超静定问题,静定问题,未知量数目等于独立平衡方程数目时，全部未知量均可求出，这么问题称为静定问题，对应结构称为静定结构。,本课程设计问题主要以静定问题为主。,超静定问题,未知量数目超出了独立平衡方程数目时，未知量不可全部求出，这么问题称为超静定问题，对应结构称为超静定结构。,超出几个未知量，就是几次超静定问题。,通常超静定问题需要建立补充方程，方可求解。,43/46,总第七讲,摩擦,教学要求：,掌握静、动、临界滑动摩擦力计算,掌握摩擦角概念及自锁条件,了解滚动摩擦,44/46,总第八讲,空间问题,力在空间坐标轴上投影,力对轴之矩,空间力系简化,教学要求：,掌握两种投影计算方法,掌握力对轴之矩概念及协力矩定理,45/46,总第九讲,空间任意力系平衡方程,重心,问题举例,教学要求：,掌握空间任意力系平面解法,了解重心坐标公式及形心位置,46/46,