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工程力学ppt课件
拉伸过程中，材料可能发生弹性变形 、塑性变形或断裂；压缩过程中，材 料同样可能发生弹性变形、塑性变形 或屈曲。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下，材料可能发生剪切屈服和剪切断裂；在扭矩作用下，材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
航空航天器的轻质结构易受到 气动力的影响，导致结构振动 和失稳。动力学分析确保飞行 器的安全性和稳定性。
推进系统动力学
火箭和航空发动机的稳定性直 接影响飞行器的性能和安全性 。推进系统动力学研究燃烧、 流动和振动等复杂因素。
姿态控制与稳定性
航天器在空间中的稳定姿态控 制是实现有效任务的关键。动 力学模型用于预测和控制航天 器的姿态变化。
工程力学ppt课件
汇报人：文小库
2023-12-31
CONTENTS
• 工程力学概述 • 静力学基础 • 动力学基础 • 材料力学 • 工程力学的实际应用
01
工程力学概述
定义与特点
定义
工程力学是研究物体运动规律和力的 关系的学科，为工程设计和实践提供 理论基础和技术支持。
特点
工程力学具有理论性强、实践应用广 泛、与多学科交叉融合等特点。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用，以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用，以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法，通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
当材料受到弯曲力时，可能发生弯曲变形和弯曲断裂；失稳是指材料在某些条件下失去稳定性，可能 导致结构破坏。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下，材料可能发生剪切屈服和剪切断裂；在扭矩作用下，材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
航空航天器的轻质结构易受到 气动力的影响，导致结构振动 和失稳。动力学分析确保飞行 器的安全性和稳定性。
推进系统动力学
火箭和航空发动机的稳定性直 接影响飞行器的性能和安全性 。推进系统动力学研究燃烧、 流动和振动等复杂因素。
姿态控制与稳定性
航天器在空间中的稳定姿态控 制是实现有效任务的关键。动 力学模型用于预测和控制航天 器的姿态变化。
工程力学ppt课件
汇报人：文小库
2023-12-31
CONTENTS
• 工程力学概述 • 静力学基础 • 动力学基础 • 材料力学 • 工程力学的实际应用
01
工程力学概述
定义与特点
定义
工程力学是研究物体运动规律和力的 关系的学科，为工程设计和实践提供 理论基础和技术支持。
特点
工程力学具有理论性强、实践应用广 泛、与多学科交叉融合等特点。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用，以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用，以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法，通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
当材料受到弯曲力时，可能发生弯曲变形和弯曲断裂；失稳是指材料在某些条件下失去稳定性，可能 导致结构破坏。
工程力学第2版课件
2)固定铰支座 约束限制了构件销孔端的随意移动，不限制构 件绕圆柱销这一点的转动。
中间铰和固定铰支座的约束力过铰链的中心，方向不确定。通 常用正交的分力FNx,FNy表示。
必须指出的是，当中间铰或固定铰约束的是二力构件时，其约
束力满足二力平衡条件，沿两约束力作用点的连线，方向是确定的 。
例如
例1-3 图示结构，分析AB、BC杆的受力。
工程力学 第2版 高职高专 ppt 课件
本课节小结
一、力的基本概念 1.力的定义 力是物体间相互的机械作用。
二、二力平衡公理与二力构件 二力构件—在二个力作用下处于平衡的构件一般称为二力构件 三、加减平衡力系公理与力的可传性原理
力的可传性原理 作用于刚体上某点的力，沿其作用线移动 ，不改变原力对刚体的作用效应。 四、平行四边形公理和三力构件
F2
FR
一点的两个力，可以合成一合力。合力是该 两力为邻边构成的平行四边形的对角线。
CA
F1
2.三力平衡汇交原理 构件在三个互不 F3 平行的力作用下处于平衡，这三个力的作
用线必共面且汇交于一点。
工程力学 第2版 高职高专 ppt 课件
3.三力构件 作用三个力处于平衡的构件称为三力构件。 三力构件三个力的作用线交于一点。若已知两个力的作用线
承面法线方向的运动 。
FN
活动铰支座的约束力过铰链 中心，垂直于支承面，一般按指
FN
向构件画出。用符号FN表示。
例1-5 图示钢架ABCD，试分析其受力。
F
F
B
C
B
C
A
D
A FAxFAy
D FND
课堂练习 分析判断图示构件的约束力画得是否正确? 并改正图中的错误。
中间铰和固定铰支座的约束力过铰链的中心，方向不确定。通 常用正交的分力FNx,FNy表示。
必须指出的是，当中间铰或固定铰约束的是二力构件时，其约
束力满足二力平衡条件，沿两约束力作用点的连线，方向是确定的 。
例如
例1-3 图示结构，分析AB、BC杆的受力。
工程力学 第2版 高职高专 ppt 课件
本课节小结
一、力的基本概念 1.力的定义 力是物体间相互的机械作用。
二、二力平衡公理与二力构件 二力构件—在二个力作用下处于平衡的构件一般称为二力构件 三、加减平衡力系公理与力的可传性原理
力的可传性原理 作用于刚体上某点的力，沿其作用线移动 ，不改变原力对刚体的作用效应。 四、平行四边形公理和三力构件
F2
FR
一点的两个力，可以合成一合力。合力是该 两力为邻边构成的平行四边形的对角线。
CA
F1
2.三力平衡汇交原理 构件在三个互不 F3 平行的力作用下处于平衡，这三个力的作
用线必共面且汇交于一点。
工程力学 第2版 高职高专 ppt 课件
3.三力构件 作用三个力处于平衡的构件称为三力构件。 三力构件三个力的作用线交于一点。若已知两个力的作用线
承面法线方向的运动 。
FN
活动铰支座的约束力过铰链 中心，垂直于支承面，一般按指
FN
向构件画出。用符号FN表示。
例1-5 图示钢架ABCD，试分析其受力。
F
F
B
C
B
C
A
D
A FAxFAy
D FND
课堂练习 分析判断图示构件的约束力画得是否正确? 并改正图中的错误。
工程力学PPT
2. 图示楔形块自重不计，并在光滑的平面相接触。若其上分别 作用有等值、反向、共线的二力，则此二刚体平衡的情况是 a. 二物体都不平衡 c. A平衡 ，B 不平衡 F b. 二物体都能平衡 d. B平衡 ，A 不平衡 m n F
A
m n
B
3.在三种情况下，力F 沿其作用线滑移到D点，并不改变B处受 力情况是 C
（牛顿第三定律）
F T FT
②力总是成对出现的。
③不能认为作用力与反作用力 相互平衡，组成平衡力系。
W W W
2.2
约束和约束力
主动力
1. 概念
★ 自由体
★ 非自由体 Airbus 330
约束 —— 限制物体运动的其他物体。 约束（反）力 —— 约束施加于被约束物体的力。
约束力的大小未知
如何判断约束力方向或作用线的位置？
A G D a E a B
F
的主动力 F 从 B 点移动到 C 点的过程 a
中，A 处约束力的作用线与 AB 方向的 夹角从 0 O 起变化到 90 O 。
C
四、作图题 1. 试将作用于 A 点的力 F 依下述条件分解为两个力： ( 5×3 )
y
α
2
x
cosα + cosβ + cosγ
2
2
=1
身边的科学
盆骨与股骨之间的球铰联结
工程应用
中国脊
2008年奥运会乒乓球馆坐落 于北京大学校园内。6000固定 坐席＋2000可移动坐席, 结构
支撑跨度80m×64m。整个屋盖
结构由32榀辐射桁架、中央刚 性环、中央球壳和下撑杆、下
刚性环、辐射拉索及支撑体系
用力F 拉动碾子以轧平路面,重为G 的碾子受到一石块
工程力学课件
力矩与力矩平衡
力对点之矩矢量等于该力 使该点绕该矢量轴产生的 旋转效应。
弹性力学基础
弹性力学的基本假设
01
物体是连续的、完全弹性且各向同性的。
应力与应变
02
在物体内部某点处，单位面积上的内力称为应力；物体受力后
，其几何形状和尺寸发生改变，称为应变。
胡克定律
03
在弹性限度内，物体的应变与应力成正比，其比例系数称为弹
2023
REPORTING
工程力学ppt课件(重 庆大学版)
2023
目录
• 引言 • 工程力学基础知识 • 材料力学 • 动力学基础 • 静力学分析 • 动力学分析 • 工程力学的应用与发展
2023
PART 01
引言
REPORTING
课程简介
01
课程名称：工程力学
02 适用专业：土木工程、机械工程、航空航 天工程等
材料的失效与强度
材料的失效与强度是研究材料在载荷作用下发生失效的规律和强度的评价标准的 学科。
材料的失效主要分为韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和蠕变断裂等类型；强度评 价标准包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等，这些标准为工程设计 和选材提供了依据。
Байду номын сангаас
2023
PART 04
动力学基础
REPORTING
动力学分析的应用实例
火箭发射
火箭发动机产生的推力通过反作用力使火箭加速上升，利用了牛顿 第三定律。
汽车制动
汽车刹车时，地面摩擦力使汽车减速，直至停止，利用了牛顿第二 定律和动能定理。
桥梁振动
桥梁在风载或地震作用下会产生振动，需要利用动力学分析方法进行 抗震和抗风设计。
工程力学课件ppt
机器人的动力学分析
机器人需要精确控制其运动状态，通过动力学分析可以优化其运动性能和操作精度。
05
工程实际应用
工程实际中力学的重要性
确保建筑安全
工程力学对于建筑物的设计、施工和结构安全至关重要，它确保 建筑物在各种环境条件下保持稳定和安全。
优化结构成本
通过合理应用工程力学，可以优化结构设计，降低材料成本和施 工成本，提高建筑的经济效益。
04
动力学分析
动力学分析的基本原理
动静力学平衡原理
物体在力的作用下，其运动状态会发生改变，但整体 上仍保持平衡状态。
牛顿运动定律
物体在力的作用下，其加速度与作用力成正比，与物 体质量成反比。
动能定理和势能定理
动能和势能是描述物体运动状态的两种基本方式，动 能定理和势能定理分别描述了它们的变化规律。
机械设计
在机械设计中，工程力学被用于分析机器部件的受力情况、疲劳寿命 和稳定性，以确保机器的安全运行。
工程实际中力学的未来发展趋势
新材料与新工艺
随着新材料和新工艺的发展 ，工程力学将更加注重研究 材料和工艺的本质性能和最 佳组合方式，以实现更高效
、更经济的结构设计。
数值模拟与智能化
随着计算机技术和数值模拟 技术的发展，工程力学将更 加注重通过数值模拟来预测 结构和系统的性能，实现智
动量方程
力等于动量变化率。
能量方程
力等于能量变化率。
03
材料力学
材料力学的基本概念
要点一
材料力学的发展历史
材料力学作为工程力学的一个分支， 有着长久的发展历史，最早可以追溯 到16世纪，而到了19世纪，材料力学 已经发展成为一门独立的学科。
要点二
材料力学的定义
机器人需要精确控制其运动状态，通过动力学分析可以优化其运动性能和操作精度。
05
工程实际应用
工程实际中力学的重要性
确保建筑安全
工程力学对于建筑物的设计、施工和结构安全至关重要，它确保 建筑物在各种环境条件下保持稳定和安全。
优化结构成本
通过合理应用工程力学，可以优化结构设计，降低材料成本和施 工成本，提高建筑的经济效益。
04
动力学分析
动力学分析的基本原理
动静力学平衡原理
物体在力的作用下，其运动状态会发生改变，但整体 上仍保持平衡状态。
牛顿运动定律
物体在力的作用下，其加速度与作用力成正比，与物 体质量成反比。
动能定理和势能定理
动能和势能是描述物体运动状态的两种基本方式，动 能定理和势能定理分别描述了它们的变化规律。
机械设计
在机械设计中，工程力学被用于分析机器部件的受力情况、疲劳寿命 和稳定性，以确保机器的安全运行。
工程实际中力学的未来发展趋势
新材料与新工艺
随着新材料和新工艺的发展 ，工程力学将更加注重研究 材料和工艺的本质性能和最 佳组合方式，以实现更高效
、更经济的结构设计。
数值模拟与智能化
随着计算机技术和数值模拟 技术的发展，工程力学将更 加注重通过数值模拟来预测 结构和系统的性能，实现智
动量方程
力等于动量变化率。
能量方程
力等于能量变化率。
03
材料力学
材料力学的基本概念
要点一
材料力学的发展历史
材料力学作为工程力学的一个分支， 有着长久的发展历史，最早可以追溯 到16世纪，而到了19世纪，材料力学 已经发展成为一门独立的学科。
要点二
材料力学的定义
《工程力学》课件
按照实验步骤进行操作，记录实验数据，并 注意观察实验现象。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，得出实验结果 。
实验总结
对实验结果进行总结和评价，得出结论，并 撰写实验报告。
工程力学实验的案例分析
拉伸实验
通过拉伸实验，测量材料的弹性模量和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
压缩实验
通过压缩实验，测量材料的抗压强度和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
古代工程力学
经典力学
古代工匠在实践中积累了丰富的经验，如 埃及金字塔、中国的长城等建筑的设计和 施工。
17世纪牛顿等科学家建立了经典力学理论 体系，为工程力学的发展奠定了基础。
近代工程力学
现代工程力学
随着科技的发展，材料科学、计算机技术 等与工程力学的结合，形成了多个分支领 域，如结构力学、弹性力学等。
力的合成与分解
总结词
力的合成与分解的方法
详细描述
力的平行四边形法则、力的分解方法（按正交分解和斜交分解）、力的合成与分解的应用实例
摩擦力与摩擦定律
总结词
摩擦力的概念与摩擦定律
详细描述
摩擦力的定义、静摩擦力与滑动摩擦力的区分、摩擦定律的表述、摩擦力计算公式及实 例分析
03
动力学基础
质点和刚体的运动
静止或匀速直线运动的物体不受外力作用时，保 持其状态不变。
第二定律
物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质 量成反比。
第三定律
作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在 同一条直线上。
刚体的动力学方程
动力学方程
根据牛顿第二定律，描述刚体运动状 态变化的数学方程。
刚体的转动动力学方程
描述刚体转动状态变化的数学方程， 涉及到转动惯量、角速度和力矩等概 念。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，得出实验结果 。
实验总结
对实验结果进行总结和评价，得出结论，并 撰写实验报告。
工程力学实验的案例分析
拉伸实验
通过拉伸实验，测量材料的弹性模量和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
压缩实验
通过压缩实验，测量材料的抗压强度和泊松比等参数，分析材料 的力学性能。
古代工程力学
经典力学
古代工匠在实践中积累了丰富的经验，如 埃及金字塔、中国的长城等建筑的设计和 施工。
17世纪牛顿等科学家建立了经典力学理论 体系，为工程力学的发展奠定了基础。
近代工程力学
现代工程力学
随着科技的发展，材料科学、计算机技术 等与工程力学的结合，形成了多个分支领 域，如结构力学、弹性力学等。
力的合成与分解
总结词
力的合成与分解的方法
详细描述
力的平行四边形法则、力的分解方法（按正交分解和斜交分解）、力的合成与分解的应用实例
摩擦力与摩擦定律
总结词
摩擦力的概念与摩擦定律
详细描述
摩擦力的定义、静摩擦力与滑动摩擦力的区分、摩擦定律的表述、摩擦力计算公式及实 例分析
03
动力学基础
质点和刚体的运动
静止或匀速直线运动的物体不受外力作用时，保 持其状态不变。
第二定律
物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质 量成反比。
第三定律
作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在 同一条直线上。
刚体的动力学方程
动力学方程
根据牛顿第二定律，描述刚体运动状 态变化的数学方程。
刚体的转动动力学方程
描述刚体转动状态变化的数学方程， 涉及到转动惯量、角速度和力矩等概 念。
工程力学PPT
3、反力画法：光滑面约束反力通过接触点，其方向总是沿着光 滑面的公法线且指向被约束物体，恒为压力，用符号“FN”表示。
o FG
A (a)
o FG
A FN
(b)
1
1
F N1
FG 3
FG 3
F N3
2
2
F N2
(a)
(b)
(三)、光滑圆柱铰链约束（铰或铰链）
1、定义：两个或两个以上的物体通过光滑圆柱形销钉连接在一 起的约束称为铰链约束，简称铰链或铰
FG
(b)
二平衡力
B
图1-8
F TB
(c)
A
F TA
(d)
第三节 力在直角坐标轴上的投影
一、力在直角坐标轴上的投影
1、投影的定义
从F力的两端A和B分别向坐标轴x，y作垂线
力F在x轴上的投影，用Fx表示；
力F在y轴上的投影，用Fy表示
y
y
Fy Fy
b'
B
F
α
a' A
x
O
a
Fx
b
B
F
Fy
α
A
Fx
x
O Fx
在任何外力作用下，大小和形状始终保持不变的 物体
第二节 静力学基本公理
一、公理1：二力平衡条件
作用在同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和 充分条件是：这两个力 “等值、反向、共线”
F1
B A F2
F1
B A F2
(a)
(b)
图1-2
二、公理2：加减平衡力系公理
在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何一个 平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应
o FG
A (a)
o FG
A FN
(b)
1
1
F N1
FG 3
FG 3
F N3
2
2
F N2
(a)
(b)
(三)、光滑圆柱铰链约束（铰或铰链）
1、定义：两个或两个以上的物体通过光滑圆柱形销钉连接在一 起的约束称为铰链约束，简称铰链或铰
FG
(b)
二平衡力
B
图1-8
F TB
(c)
A
F TA
(d)
第三节 力在直角坐标轴上的投影
一、力在直角坐标轴上的投影
1、投影的定义
从F力的两端A和B分别向坐标轴x，y作垂线
力F在x轴上的投影，用Fx表示；
力F在y轴上的投影，用Fy表示
y
y
Fy Fy
b'
B
F
α
a' A
x
O
a
Fx
b
B
F
Fy
α
A
Fx
x
O Fx
在任何外力作用下，大小和形状始终保持不变的 物体
第二节 静力学基本公理
一、公理1：二力平衡条件
作用在同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和 充分条件是：这两个力 “等值、反向、共线”
F1
B A F2
F1
B A F2
(a)
(b)
图1-2
二、公理2：加减平衡力系公理
在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何一个 平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应
工程力学课件
动量和动量矩守恒定律
阐述动量和动量矩守恒定律的内容，以及在何种情况下动量和动量 矩守恒。
动能和动能定理
介绍动能的概念，以及如何通过动能定理计算质点和刚体的动能变 化。
动力学基本定理
牛顿第二定律
阐述牛顿第二定律的内容，以及如何应用牛顿第二定律解 决动力学问题。
动量定理和动量矩定理
介绍动量定理和动量矩定理的内容，以及如何应用这两个 定理解决动力学问题。
3
平衡方程
根据平衡条件，可以建立平衡方程，求解未知量。
刚体静力分析
刚体的定义
在力的作用下形状和大小均不发生变化的物体称为刚 体。
刚体的平衡条件
刚体处于平衡状态时，其上任意两点的加速度矢量相 等。
刚体的平衡方程
根据刚体的平衡条件，可以建立刚体的平衡方程，求 解未知量。
动力学基础
03
质点和刚体的运动分析
材料的强度和刚度
强度
材料的强度是指其抵抗外力而不发生断裂的能力。根据受力 方式的不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等 。
刚度
材料的刚度是指其抵抗形变的能力。刚度可分为静态刚度和 动态刚度，分别表示材料在静力和动态载荷下的形变抵抗能 力。
弹性力学
05
弹性力学的基本假设
连续性假设
假设物体由无数个无穷小的质点组成， 且质点之间紧密接触，没有空隙。
近代工程力学
随着工业革命的发展，工程力学逐渐形成独立的学科，并应用于各 种工程领域。
现代工程力学
随着计算机技术和数值分析方法的进步，工程力学在解决复杂工程 问题方面发挥着越来越重要的作用。
静力学基础
02
力的分析
01
02
03
工程力学所有课件
B F C E G D A
B
F C FTD G D A FA
41
FF
§1-4 受力分析和受力图 一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选 研究对象；然后根据已知条件，约束类型结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力：一类是主动力如重力,风力,气体压力
S1 S'1
T
P
P
S2
S'2
8
约束与约束反力
2. 光滑接触面约束
若两物体间的接触处是光滑的，则被约束物体只可沿接触面滑 动，或沿接触面在接触点的公法线方向脱离接触，但不能沿接触 面点的公法线方向压入接触面内。 因此，光滑接触面的约束反力必须通过接触点，沿接触面在该 处的公法线，指向被约束物体，即为“压力”，常用“FN”表示 之。
当物体与约束成尖角接触时，可把尖 角视为半径很小的圆弧，于是约束反力 的方向仍为沿接触处的公法线而指向被 约束物体。
9
约束类型与实例
光滑接触面约束
F
F
F
10
光滑接触面约束
约束类型与实例
F
F
11
§1–3 约束和约束反力
约束类型与实例
光滑接触面约束实例
12
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
1. 柔索的约束
柔软而不可伸长的绳索，称作“柔索”。工 F 程中的钢丝绳、链条和胶带等都可简化为柔索。 TA 柔索的特点是只能受拉，不能受压。所以，柔 FTA 索只能限制物体沿其伸长的方向的运动。 工程中一般不计柔索的自重，所以其约束反 力总是沿着柔索而背离所系物体的方向，即为A 拉力，通常用“FT”表示。 FTA = –FTA ， FTB= –FTB
B
F C FTD G D A FA
41
FF
§1-4 受力分析和受力图 一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选 研究对象；然后根据已知条件，约束类型结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力：一类是主动力如重力,风力,气体压力
S1 S'1
T
P
P
S2
S'2
8
约束与约束反力
2. 光滑接触面约束
若两物体间的接触处是光滑的，则被约束物体只可沿接触面滑 动，或沿接触面在接触点的公法线方向脱离接触，但不能沿接触 面点的公法线方向压入接触面内。 因此，光滑接触面的约束反力必须通过接触点，沿接触面在该 处的公法线，指向被约束物体，即为“压力”，常用“FN”表示 之。
当物体与约束成尖角接触时，可把尖 角视为半径很小的圆弧，于是约束反力 的方向仍为沿接触处的公法线而指向被 约束物体。
9
约束类型与实例
光滑接触面约束
F
F
F
10
光滑接触面约束
约束类型与实例
F
F
11
§1–3 约束和约束反力
约束类型与实例
光滑接触面约束实例
12
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
1. 柔索的约束
柔软而不可伸长的绳索，称作“柔索”。工 F 程中的钢丝绳、链条和胶带等都可简化为柔索。 TA 柔索的特点是只能受拉，不能受压。所以，柔 FTA 索只能限制物体沿其伸长的方向的运动。 工程中一般不计柔索的自重，所以其约束反 力总是沿着柔索而背离所系物体的方向，即为A 拉力，通常用“FT”表示。 FTA = –FTA ， FTB= –FTB
工程力学课件-图文全
F
G
FN2
G
约束力 特点 ：
①大小常常是未知的；
FN1
②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；
③作用点在物体与约束相接触的那一点。
二、约束类型和确定约束反力方向的方法： 1. 柔索：由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束
绳索类只能受拉， 约束反力作用在接触点， 方向沿绳索背离物体。
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
T
F1 F2
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
F2 F1
A
柔索约束
胶带构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
链条构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
柔索
绳索、链条、皮带
2 光滑支承面约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体
P P
N
N
NB NA
N
N
凸轮顶杆机构
3 光滑圆柱铰链约束
固定铰支座：物体与固定在地基或机架上的支座 有相同直径的孔，用一圆柱形销钉联结起来，这 种构造称为固定铰支座。 中间铰：如果两个有孔物体用销钉连接 轴承：
光滑圆柱铰链约束
FN FN
Fx FN Fy
圆柱铰链 A
YA
A
XA
A
约束反力过铰链中心，用XA、YA表
一、概念
§1-3 约束与约束反力
自由体： 位移不受限制的物体叫自由体。
非自由体： 位移受限制的物体叫非自由体。
约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。）
约束力：约束与非自由体接触相互产生了作用力，约束作用于 非自由体上的力叫约束力或称为约束反力。
《工程力学》PPT演示课件
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轴力正负号规定：
同一位置处左、右侧截面上内力分量必须具 有相同的正负号。
FN
FN
轴力以拉为正，以压为负。
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三. 轴力图(FN —x )___表示轴力沿杆件轴线变化规律的图线。
如果杆件受到的外力多于两个，则杆
例题2-1
件不同部分的横截面上有不同的轴力。
A 1 B 2 C 3D
已知 F1=10kN；F2=20kN；
F1 F1 F1
FNkN
1 F2
2 F3 3 F4
F3=35kN；F4=25kN；
解：1、计算杆件各段的轴力。
FN1
AB段
Fx 0
F2
FN2
FN1F110kN
BC段
Fx 0 FN2F2 F1
FN3
FN2 F1 F2
F4
102010kN
10
25 CD段
Fx 0
FN3F425 kN
x
10
轴力图的特点：突变值 = 集中载荷
计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力
对所留部分而言是外力）。
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例如： （一）、内力（截面法）
F
F
F
FN =F
F
Fx 0
FN F 0
FN=F
FN F
轴力——由于外力的作用线与杆件的轴线重合，所以轴向拉压杆
内力的作用线也必与杆件的轴线重合,因此,内力称
为轴力。用FN 表示。单位：牛顿（N）
+
II
150kN
II
100kN
100kN
50kN
II FN2
I FN1 FN1=50kN
I
100kN FN2= 100kN