构件的静力分析共99页文档
- 格式:ppt
- 大小:8.55 MB
- 文档页数:99
任务一画构件的受力图分析:受力分析在初中简单的接触,但未作矢量处理,学生接受起来存在一定的困难。
因此,可从生活中一些带方向的现象进行矢量分析,从而让学生接受矢量概念、及计算方法。
例:思考生活中速度:既存在大小又存在方向、两人同时向前、向右拉一个小车对比向后向右拉同一辆小车。
以此让学生接受力是存在方向的,思考我们应该如何表达。
(2课时)任务目标:1、理解力的基本概念和三要素及其基本性质2、通过现象分析,能独立进行受力分析和计算3、了解约束的概念,对生活中常见的约束现象能进行受力分析并画出受力图生活中力可以说无处不在,比如开车时,发动机要给车一个牵引力,骑自行车时,地面给予自行车的摩擦力等。
在初中我们也接触过力,那么力应该如何下定义呢?一、力的定义及三要素力:物体与物体之间的相互作用。
问:对受力分析时我们应该把握哪些要素呢?收集学生回答的关键词:大小、方向、位置,并要求学生多举一些案例,加深对力的三要素的理解。
并思考这些受力现象,引起物体哪方面的变化?最终予以总结:力的作用效果:1)力可以使运动状态发生改变2)力可以使物体发生形变二、力的基本性质好,让我们来进行一些简单的受力分析,比如,我们站到地面上我们受到几个力?地面受到什么样的力?教师绘制受力图,并按平衡力、作用力和反作用力分类,让学生观察这两组力的相同点和不同点。
(目的:让学生理解二力平衡和作用力及反作用力)提取学生所说有关语言,并让学生对悬挂的吊灯、桌面的物体、拔河、两个人向外拉一根杆、两人同时向内压缩一个杆。
让学生对力进行分组,并予以指导。
得出二力平衡公理,及作用力和反作用力定理。
1)二力平衡:作用在刚体上的两个力,使刚体处于平衡状态2)作用力和反作用力:大小相等、方向相反、作用在同一物体两者区别:二力平衡两力都是作用在同一物体,作用力和反作用力是作用在两个物体上思考:当一辆汽车受平衡力物体处于什么状态?结论:匀速或者静止状态(目的为下面引出刚体的概念做准备)思考:当我们用相同的力拉橡皮筋,橡皮筋发生什么变化?结论:引出刚体的概念,因此二力平衡强调刚体思考:如果我们施加力的方向不在同一条直线上,物体会如何运动呢?例:1)我们同时向前、向右用大小相同的力去拉一辆小车2)如果同时向后、向右呢?思考:我们能用一个力去代替吗?它和上述施加的两个力有什么联系?结论:他们应对物体产生同样的效果在此直接给出平行四边形定理,并让学生画出相应的受力图形,同时给出几种练习题加深对平行四边形法则的理解与应用。
第二章构建的静力分析§2-1 力的基本性质第1课时:任务:理解力的基本性质并熟记起公里目的:生活中的应用一、工程力学的几个基本概念1、刚体:指受力时不变形的物体。
实际中刚体并不存在,但如果物体的尺寸和运动范围都远大于其变形量,则可不考虑变形的影响,将其视为刚体,因此,刚体只是一个理想的力学模型。
2、平衡平衡是指物体相对于地面保持静止或作均速直线运动。
3、平衡条件作用在刚体上的力应当满足的必要和充分的条件称为平衡条件。
(二)力的基本性质1)性质一(二力平衡原理)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:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上(即两力等值、反向、共线)。
只受二个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。
F12)作用在物体上同一点的两个力,可以按平行四边形法则合成一个合力。
此合力也作用在该点,其大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。
R=F1+F2(2-1)F213)性质三(作用和反作用定律)任意两个相互作用物体之间的作用力和反作用力同时存在。
这两个力大小相等,作用线相同而指向相反,分别作用在这两个物体上。
(注意和二力平衡的区别)4)性质四(力的可传性)作用在刚体的力,可沿其作用线任意移动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果。
第2课时:三、约束和约束力在分析物体的受力情况时,常将力分为给定力(已知力,如重力、磁力、流体压力、弹簧弹力和某些作用在物体上的已知力)和约束力。
(一)约束和约束力1、约束对物体运动起限制作用的其他物体称为约束物,简称约束。
2、约束力约束对被约束物的力称为约束力。
约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。
约束力的大小需由平衡条件求出。
(二)常见的约束类型1)光滑接触表面约束两物体的接触表面非常光滑,摩擦可忽略不计时,即属于光滑表面约束。
约束力作用在接触点,方向沿接触表面的公法线并指向受力物体。
2)柔性约束由柔软的绳索、链条等构成的约束(假设其不可伸长)称为柔性约束。
图1-1多跨梁受力分析〖任务分析〗了解静力学基本概念及常见的约束,分析物系内每个物体的受力情况。
〖知识准备〗本任务重点研究处于静止或匀速直线运动状态的刚体和刚体系统所受外力的平衡规律。
图1-23简易起重装置受力分析了解力在平面直角坐标系中的投影,学习平面汇交力系的合成与平衡的分析方法。
根据力的作用线位置不同,可将力系分为平面力系和空间力系两大类。
作用于物体上的各力作用线位于同一平面内的力系称为平面力系,否则称为空间力系。
作用于物体上的各力作用线位于同一平面内,且汇交于一点的力系称为平面汇交力系。
静力学主要研究力系的合图1-33简易起重装置受力分析任务三平面力偶系平衡问题的求解〖任务描述〗所示机构的自重不计。
圆轮上的销子A放在摇杆BC上的光滑导槽内。
圆轮上作用一力偶,其力偶矩M1=50N·m,OA=r=0.4m。
图示位置时OA与OB垂直,α图1-54摇杆机构任务四平面任意力系平衡问题的求解所示结构由构件AB、BD及DE构成,A端为固定端约束,B杆的中间支承C及E端均为铰链支座,已知集中荷载P=20kN M=50kN·m,各构件自重不计。
试求A、C及E处的约束力。
图1-83三构件约束力求解任务五空间力系平衡问题的求解所示为某水轮机涡轮转动轴,已知大锥齿轮D上承受的啮合反力可以分解为圆和径向力Fr,且它们的大小比为Ft∶Fa∶Fr=1∶0.32,转动轴及其附件总重量为G=20kN,锥齿轮的平均半径为DE=r=0.8m图所示,试求两轴承处的约束力。
1-105水轮机涡轮转动轴了解空间力系简化的方法和结果,能应用平衡条件求解空间汇交力系、空间平行力系、空间任意力系和空间力偶系的平衡问题。
图1-121水轮机涡轮转动轴。
教学重点约束和约束反力教学难点约束反力的方向学情分析约束是一个新的概念,学生可能分不清楚。
板书设计三、约束和约束反力:1.约束和约束反力:约束:对非自由体的某些位移起限制作用的物体约束反力(反力):约束对物体的作用力。
大小:未知作用点:约束与物体间的相互作用点方向:与约束对物体限制其运动趋势的方向相反主动力:约束反力以外的力。
例如重力2.常见约束类型:⑴光滑接触表面的约束:反力方向:沿接触表面的公法线并指向受力物体。
作用点:两物体接触点处。
⑵柔性约束:反力方向:沿柔性约束而背离物体。
作用点:柔性约束与物体的接触点处。
⑶光滑铰链约束:由铰链构成的约束①固定铰链支座:方向不能确定;②活动铰链支座:方向垂直于固定面。
⑷固定端约束:一端完全固定,既不能移动也不能转动四、物体受力分析和受力图:受力分析:研究某个物体受到的力。
分离体:解除约束后的物体。
受力图:画出分离体上所有作用力的图。
画受力图步骤:①首先确定研究对象,画出分离体;②画出作用在分离体上的全部主动力;③分析约束类型,画出所有约束反力.教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段一、复习,导入新课1.力的概念2.静力学基本公理向学生提问回答教师提问进入本课学习问答法教学重点受力图的画法教学难点画受力图时考虑静力学基本原理学情分析学生对画法步骤已经很明确,但不能全面考虑静力学基本原理板书设计教学程序教学内容教师活动学生活动方法手段教学重点受力分析及根据受力图建立平衡方程教学难点平衡方程的建立学情分析学生的分析能力有限,需要让学生建立惯性思维。
板书设计例1:圆柱形滚筒放置在两个滚子A、B上,如图所示。
A、B位于同一水平线。
已知滚筒重G=30KN,半径R=500mm,滚子半径为r=50mm,两滚子中心距l=750mm。
求滚子A、B所受的压力。
1.选滚筒为研究对象2.画受力图如左3.建立如图所示坐标系4..列平衡方程ΣFX=0即ΣFY=0N a cosα+0+(-N b cosβ)=0N a sinα-G+N b sinβ=0由几何知识可知cosα=cosβ=5/22 sinα=sinβ=√259/22代入数据解得N a=N b≈20.51(KN)根据公理3(作用力与反作用力),滚子A、B所受的压力为20.51KN,方向如图。
单元1 构件静力分析构件静力分析主要研究构件(或物体)在力系的作用下的平衡问题,包括力的基本性质、力系的合成以及力系的平衡。
【学习目标】1、理解力的概念与基本性质。
2、了解力矩、力偶、力向一点平移的结果。
3、了解约束、约束力和力系,能作杆件的受力图。
4、掌握力多边形法则及平面汇交力系合成与平衡的几何条件。
5、会分析平面力系,能熟悉建立平衡方程并计算未知力。
项目1 力学基本概念1.1 力的概念1.1.1 力的定义力是物体间的相互作用,这种作用使物体的运动状态发生变化或使物体发生变形。
1.力的外效应力使物体的运动状态发生改变的效应,称为力的外效应。
例如:人搬运物体时,人与物体之间产生相互作用。
2.力的内效应力使物体的形状尺寸发生改变的效应,称为力的内效应。
例如:用气锤锻打工件时,气锤与工件之间产生相互作用,工件产生变形。
1.1.2 力的三要素力对物体(或构件)的效应取决于力的大小、方向和作用点,称之为力的三要素。
1.1.3 力的表示方法及单位力是一个既有大小又有方向的物理量,称为力矢量。
用一条有向线段表示,线段的长度(按一定比例尺)表示力的大小;线段的箭头表示力的方向;线段的起始点(或终点)表示力的作用点,如图1-1所示。
力的国际单位为[牛顿](N)。
图1-1 力的表示方法1.1.4 刚体的概念刚体是指在外力作用下大小和形状保持不变的物体。
这是一个理想化的力学模型,事实上是不存在的。
实际物体在力的作用下,都会产生程度不同的变形。
但微小变形对所研究物体的平衡问题不起主要作用,可忽略不计,这样可以使问题的研究大为简化。
静力学中研究的物体均可视为刚体。
1.2 力学的基本定理1.2.1 二力平衡定理作用在构件上的两个力,使构件保持平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等,方向相反,且作用在同一条直线上。
如图1-2a所示,物体放置在水平地面上,受到重力G和水平面的支承力F N的作用处于平衡状态,这两个力必等值、反向、共线。