工程力学-刚体静力学
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工程力学力学是研究物体机械运动的规律。
机械运动是指物体的空间位置随时间的变化。
固体的运动和变形,气体和液体的流动都属于机械运动。
工程力学的研究对象是运动速度远远小与光速的宏观物体。
工程力学的研究内容是以牛顿运动定律、线弹性体的胡克定律、叠加原理为基础,密切联系工程实际,分析并研究物体受力、平衡、运动、变形等方面的基本规律,为工程结构的力学设计提供理论依据和计算方法。
工程力学的基本内容包括:刚体静力分析、弹性静力分析和动力分析。
刚体静力分析——研究物体的平衡规律,同时也研究力的一般性质及其合成法则。
弹性静力分析——研究平衡状态下的弹性体,在外力作用下的受力、变形和失效规律,为工程构件的静力学设计提供有关强度、刚度与稳定性分析的基本理论和计算方法。
动力分析——研究物体的运动规律以及与所受力之间的关系,提供为工程结构进行动力设计的计算方法。
工程力学研究方法的特点:1. 抽象化方法——分析问题特征,建立符合工程实际的力学模型(力、刚体、质点、弹性固体)。
2. 数学演绎法——采用数学演绎的方法,根据力学原理建立各力学量之间的关系(列方程),从而揭示各物理量之间的内在联系及机械运动的实质。
刚体静力分析刚体静力分析(刚体静力学)是以刚体作为讨论力学问题的模型,研究物体在力系作用下的平衡规律。
刚体静力分析任务包括以下三方面:1. 物体的受力分析分析结构或构件所受到的各个力的方向和作用线位置。
2. 力系的等效和简化研究如何将作用在物体上的一个复杂力系用简单力系来等效替换,并探求力系的合成规律。
通过力系的等效和简化了解力系对物体作用的总效应。
3. 力系的平衡条件和平衡方程寻求物体处于平衡状态时,作用在其上的各种力系应满足的条件,称为力系的平衡条件。
利用平衡条件建立所对应力系的数学方程,称为平衡方程。
刚体静力学的核心问题是:利用平衡方程求解物体或物体系统的平衡问题,而研究力系的等效简化则是为了探求、建立力系的平衡方程。
目录绪论 (1)第一节质点、刚体及变形体概念 (1)第二节工程力学课程的内容和学习方法 (2)第一篇刚体静力学 (1)第一章刚体的受力分析 (1)第一节基本概念 (1)第二节静力学公理 (3)第三节力在直角坐标轴上的投影 (7)第四节力对点的矩 (10)第五节力对轴的矩 (16)第六节约束和约束反力 (19)第七节物体的受力分析和受力图 (25)习题 (31)第二章力系的简化和平衡方程 (1)第一节平面汇交力系 (1)例1 力偶和力偶系 (8)例2 平面一般力系 (11)例3 空间一般力系简介 (22)例4 物体的重心 (26)习题 (32)第三章平衡方程的应用 (1)第一节静定问题及刚体系统平衡 (1)第二节平面静定桁架的内力计算 (10)习题 (17)第四章摩擦 (1)第一节滑动摩擦 (1)第二节摩擦角和自锁现象 (3)第三节滚动摩阻 (6)第四节考虑摩擦时物体的平衡问题 (9)习题 (14)第二篇弹性静力学I(杆件的基本变形)......................................................5-1 第五章轴向拉伸和压缩 (2)第一节轴向拉伸(压缩)时杆的内力和应力 (2)第二节轴向拉伸(压缩)时杆的变形 (7)第三节材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能 (10)第四节许用应力.安全系数.强度条件 (16)第五节简单拉压超静定问题 (20)第六节应力集中的概念 (25)习题 (27)第六章剪切 (1)第一节剪切的概念 (1)第二节剪切的实用计算 (2)第三节挤压的实用计算 (5)习题 (10)第七章扭转 (1)第一节外力偶矩的计算 (1)第二节扭矩和扭矩图 (2)第三节圆轴扭转时的应力和强度计算 (4)第四节圆轴扭转时的变形和刚度计算 (9)*第五节圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形 (11)*第六节非圆截面杆扭转的概念 (14)习题 (17)第八章梁弯曲时内力和应力 (1)第一节梁的计算简图 (2)第二节弯曲时的内力 (3)第三节剪力图和弯矩图 (5)第四节纯弯曲时的正应力 (11)第五节剪切弯曲时的正应力强度计算 (14)第六节弯曲切应力 (18)第七节提高梁弯曲强度的一些措施 (24)* 第八节悬索 (27)习题 (35)第九章梁的弯曲变形 (1)第一节工程中的弯曲变形 (1)第二节梁变形的基本方程 (1)第三节用叠加法求梁的变形 (6)第四节简单静不定梁 (12)第五节梁的刚度校核提高梁弯曲刚度的措施 (15)习题 (18)1.弹性静力学II(压杆稳定、强度理论和组合变形)………………………………第十章压杆稳定与压杆设计 (1)1.压杆稳定的概念 (1)1.细长压杆的临界载荷 (2)1.欧拉公式及经验公式 (5)1.压杆稳定条件 (8)1.提高压杆稳定性的措施 (10)习题 (12)第十一章复杂应力状态和强度理论 (1)第一节应力状态概念 (1)第二节二向应力状态分析 (4)第三节三向应力状态分析 (11)第四节广义胡克定律 (12)第五节强度理论 (13)习题 (21)第十二章组合变形的强度计算 (1)第一节组合变形的概念 (1)第二节拉伸(压缩)与弯曲的组合变形 (2)第三节弯曲和扭转的组合变形 (6)习题 (12)附录A 单位制及数值精度…………………………………………………………………附录B 截面的几何性质……………………………………………………………………附录C 型钢表……………………………………………………………………………习题答案…………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………绪论固体的移动﹑旋转和变形,气体和液体的流动等都属于机械运动。
工程力学(1)习题全解第4章 刚体静力学专题4-1 塔式桁架如图所示,已知载荷F P 和尺寸d 、l 。
试求杆1、2、3的受力。
解:截面法,受力如图(a ) dl=αtan ,22cos dl d +=α0=∑x F ,0cos 2P =−αF FP 222F dd l F +=(拉) 0=∑AM ,02P 1=⋅−l F d FP 12F dlF =(拉)0=∑y F ,0sin 231=++αF F FP 33F dlF −=(压)4-2 图示构件AE 和EQ 铰接在一起做成一个广告牌。
它承受给定的分布风载。
试求解:(1)先将分布载荷合成于E 点88894.2)7.7402963(8.47.740=×−+×=F N由节点C ,显然 F CQ = 0 (1) (2)截面法,图(a )0=∑D M ,08.4538.4=××+×−QG F F ,F QG = 14815 N (拉) (2)0=∑B M ,F QD = 00=∑y F ,054=+×BC QG F F ,11852−=BC F N (压) (3) (3)截面法,图(b )习题4-3图习题4-4图0=∑E M ,08.04.2)7.7402963(212.14.27.7404.253=××−−××−××−AB F2963−=AB F N (压) (4) (4)节点B ,图(c )0=∑y F ,05454=−−′BQ BC AB F F F ,05411852296354=−+×−BQ F F BQ = 11852 N (拉)(5)0=∑x F ,0)(53=++′BE BQ ABF F F ,0)118522963(53=++−BE F ,5333−=BE F N (压) (6) 又 11852−==BC CD F F N (压)(7)4-3 桁架的载荷和尺寸如图所示。