哈工大威海理論力學(xué)學(xué)習(xí)課件 配哈工大第七版 第一章.ppt
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緒論,航空航天技術(shù),材料,力學(xué),信息,制造,Aerospace,新能源,,,,,,研究物體的受力分析、力系的等效替換(或簡(jiǎn)化)、建立各種力系的平衡條件的科學(xué).,靜力學(xué),只從幾何的角度來研究物體的運(yùn)動(dòng)(如軌跡、速度、加速度等),而不研究引起物體運(yùn)動(dòng)的物理原因。,運(yùn)動(dòng)學(xué),研究受力物體的運(yùn)動(dòng)和作用力之間的關(guān)系。,動(dòng)力學(xué),靜力學(xué)引言,靜力學(xué):,研究物體的受力分析、力系的等效替換(或簡(jiǎn)化)、建立各種力系的平衡條件的科學(xué).,1、物體的受力分析:分析物體(包括物體系)受哪些力,每個(gè)力的作用位置和方向,并畫出物體的受力圖.,2、力系的等效替換(或簡(jiǎn)化):用一個(gè)簡(jiǎn)單力系等效代替一個(gè)復(fù)雜力系.,3、建立各種力系的平衡條件:建立各種力系的平衡條件,并應(yīng)用這些條件解決靜力學(xué)實(shí)際問題.,力:物體間相互的機(jī)械作用,作用效果使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變.,力系:一群力.,平衡:物體相對(duì)慣性參考系(如地面)靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng).,幾個(gè)基本概念,剛體:在力的作用下,其內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離始終保持不變的物體.,力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn),,,平面匯交(共點(diǎn))力系平面平行力系平面力偶系平面任意力系,空間匯交(共點(diǎn))力系空間平行力系空間力偶系空間任意力系,,力是矢量.,第一章靜力學(xué)公理和物體的受力分析,1-1靜力學(xué)公理,公理1力的平行四邊形法則,作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力,可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn),合力的大小和方向,由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定。,合力(合力的大小與方向)(矢量和),亦可用力三角形求得合力矢,公理2二力平衡條件,使剛體平衡的充分必要條件,最簡(jiǎn)單力系的平衡條件,作用在剛體上的兩個(gè)力,使剛體保持平衡的必要和充分條件是:這兩個(gè)力的大小相等,方向相反,且作用在同一直線上。,公理3加減平衡力系原理,推理1力的可傳性,作用在剛體上的力是滑動(dòng)矢量,力的三要素為大小、方向和作用線.,在已知力系上加上或減去任意的平衡力系,并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。,作用于剛體上某點(diǎn)的力,可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn),并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。,推理2三力平衡匯交定理,作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力,若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn),則此三力必在同一平面內(nèi),且第三個(gè)力的作用線通過匯交點(diǎn)。,公理4作用和反作用定律,作用力和反作用力總是同時(shí)存在,同時(shí)消失,等值、反向、共線,作用在相互作用的兩個(gè)物體上.,在畫物體受力圖時(shí)要注意此公理的應(yīng)用.,公理5剛化原理,柔性體(受拉力平衡),剛化為剛體(仍平衡),反之不一定成立.,剛體(受壓平衡),柔性體(受壓不能平衡),變形體在某一力系作用下處于平衡,如將此變形體剛化為剛體,其平衡狀態(tài)保持不變.,約束:對(duì)非自由體的位移起限制作用的物體.,約束力:約束對(duì)非自由體的作用力.,約束力,大小——待定,方向——與該約束所能阻礙的位移方向相反,作用點(diǎn)——接觸處,1-2約束和約束力,工程中常見的約束,1.具有光滑接觸面(線、點(diǎn))的約束(光滑接觸約束),光滑接觸面約束,光滑支承接觸對(duì)非自由體的約束力,作用在接觸處;方向沿接觸處的公法線并指向受力物體,故稱為法向約束力,用表示.,2.由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束,柔索只能受拉力,又稱張力.用表示.,柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體.,膠帶對(duì)輪的約束力沿輪緣的切線方向,為拉力.,3.光滑鉸鏈約束(徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等),(1)徑向軸承(向心軸承),約束特點(diǎn):軸在軸承孔內(nèi),軸為非自由體、軸承孔為約束.,約束力:當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r,軸與孔在接觸處為光滑接觸約束——法向約束力.約束力作用在接觸處,沿徑向指向軸心.,當(dāng)外界載荷不同時(shí),接觸點(diǎn)會(huì)變,則約束力的大小與方向均有改變.,可用二個(gè)通過軸心的正交分力表示.,(2)光滑圓柱鉸鏈,約束特點(diǎn):由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成,如剪刀.,光滑圓柱鉸鏈約束,約束力:,光滑圓柱鉸鏈:亦為孔與軸的配合問題,與軸承一樣,可用兩個(gè)正交分力表示.,其中有作用反作用關(guān)系,一般不必分析銷釘受力,當(dāng)要分析時(shí),必須把銷釘單獨(dú)取出.,(3)固定鉸鏈支座,約束特點(diǎn):,由上面構(gòu)件1或2之一與地面或機(jī)架固定而成.,約束力:與圓柱鉸鏈相同,以上三種約束(徑向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座)其約束特性相同,均為軸與孔的配合問題,都可稱作光滑圓柱鉸鏈.,4.其它類型約束,(1)滾動(dòng)支座,約束特點(diǎn):,在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成.,約束力:構(gòu)件受到垂直于光滑面的約束力.,(2)球鉸鏈,約束特點(diǎn):通過球與球殼將構(gòu)件連接,構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動(dòng),但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng).,約束力:當(dāng)忽略摩擦?xí)r,球與球座亦是光滑約束問題.約束力通過接觸點(diǎn),并指向球心,是一個(gè)不能預(yù)先確定的空間力.可用三個(gè)正交分力表示.,,(3)止推軸承,約束特點(diǎn):,止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸向的位移限制.,約束力:比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束力,亦有三個(gè)正交分力.,球鉸鏈——空間三正交分力,止推軸承——空間三正交分力,總結(jié),1-3物體的受力分析和受力圖力學(xué)模型與力學(xué)簡(jiǎn)圖,在受力圖上應(yīng)畫出所有力,主動(dòng)力和約束力(被動(dòng)力),畫受力圖步驟:,3.按約束性質(zhì)畫出所有約束(被動(dòng))力,1.取所要研究物體為研究對(duì)象(分離體),畫出其簡(jiǎn)圖,2.畫出所有主動(dòng)力,物體的受力分析和受力圖,例1-1,畫出簡(jiǎn)圖,畫出主動(dòng)力,畫出約束力,,解:,例1-2,取屋架,畫出主動(dòng)力,畫出約束力,畫出簡(jiǎn)圖,屋架受均布風(fēng)力(N/m),屋架重為,畫出屋架的受力圖.,解:,例1-3,取桿,其為二力構(gòu)件,簡(jiǎn)稱二力桿,其受力圖如圖(b),水平均質(zhì)梁重為,電動(dòng)機(jī)重為,不計(jì)桿的自重,畫出桿和梁的受力圖。,,解:,取梁,其受力圖如圖(c),若這樣畫,梁的受力圖又如何改動(dòng)?,桿的受力圖能否畫為圖(d)所示?,例1-4,不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦,畫出左、右拱的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖.,右拱為二力構(gòu)件,其受力圖如圖(b)所示,解:,系統(tǒng)整體受力圖如圖(d)所示,,取左拱,其受力圖如圖(c)所示,考慮到左拱三個(gè)力作用下平衡,也可按三力平衡匯交定理畫出左拱的受力圖,如圖(e)所示,此時(shí)整體受力圖如圖(f)所示,討論:若左、右兩拱都考慮自重,如何畫出各受力圖?,如圖,(g),(h),(i),例1-5,不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上,畫出梯子、梯子左右兩部分與整個(gè)系統(tǒng)受力圖.,繩子受力圖如圖(b)所示,解:,梯子左邊部分受力圖如圖(c)所示,梯子右邊部分受力圖如圖(d)所示,整體受力圖如圖(e)所示,提問:左右兩部分梯子在處,繩子對(duì)左右兩部分梯子均有力作用,為什么在整體受力圖沒有畫出?,力學(xué)模型與力學(xué)簡(jiǎn)圖,對(duì)任何實(shí)際問題進(jìn)行力學(xué)分析、計(jì)算時(shí),都要將實(shí)際問題抽象成為力學(xué)模型,任何力學(xué)計(jì)算實(shí)際都是針對(duì)力學(xué)模型進(jìn)行的。,例如對(duì)橋梁進(jìn)行力學(xué)計(jì)算,實(shí)際上是指對(duì)這橋梁的力學(xué)模型進(jìn)行了計(jì)算。顯然,將實(shí)際問題化為力學(xué)模型是進(jìn)行力學(xué)計(jì)算所必須的重要而關(guān)鍵的一環(huán),這一環(huán)進(jìn)行的好壞,將直接影響計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果。,將實(shí)際問題化為力學(xué)模型的過程稱為力學(xué)建模。由于理論力學(xué)中將物體視為剛體,因此其力學(xué)模型可以用簡(jiǎn)圖來表達(dá),這類簡(jiǎn)圖稱為力學(xué)簡(jiǎn)圖。,在建立力學(xué)模型時(shí),要抓住關(guān)鍵、本質(zhì)的方面,忽略次要的方面。,例如:,忽略變形,,剛體,三維問題,,平面問題,幾何形狀,,圓形,,作用在圓心,重力和力的簡(jiǎn)化,A,B處約束力的簡(jiǎn)化,,點(diǎn)接觸光滑接觸,,力學(xué)模型,理論力學(xué)中力學(xué)模型常遇到的幾個(gè)方面,材料假設(shè)為均勻;將物體視為剛體;幾何形狀簡(jiǎn)化為圓柱、圓盤、板、桿及由它們組成的簡(jiǎn)單形狀;受力簡(jiǎn)化為集中力、分布力;接觸簡(jiǎn)化為光滑鉸鏈、光滑接觸、柔索等。,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 哈工大威海理論力學(xué)學(xué)習(xí)課件 配哈工大第七版 第一章 哈工大 威海 理論 力學(xué) 學(xué)習(xí) 課件 第七
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