《工程力学及实验》课件—01静力学

约束力的方向与限制物体运动的方向相反
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§1-3 平衡问题的解法
（二）光滑面约束 约束力沿公法线方向指向被约束的物体
• 合力(resultant force) : 与某力系等效的力 { F 1 ,F 2 , ,F n } { F R }
• 平衡力系(force system in equilibrium): { F 1 ,F 2 , ,F n } { 0 }
对刚体不产生任何作用效应的力系
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§1-0 力学模型与力系
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§1-1 共点力系的合成
一、几何法（矢量法） 结论：合力为力多边形的封闭边
设 {F1,F2,F3}为作用在A点的力系，求其合力
F3
F2
F3
FR FR12
F2
F3
力
FR
F2
多 边
A
F1
F1
形 F1
F R 12 F 1F 2 F RF R 12 F 3 F RF 1F 2F 3
设 {F 1,F 2, F n}为作用在A点的共点力系
静力学 STATICS
第一章 质点的平衡 第二章 刚体的平衡 第三章 刚体系与结构的平衡 第四章 质点系的平衡
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§1-0 力学模型与力系
•质点系(particle system)：具有一定联系的若干个质点的集合 •刚 体(rigid body)：特殊的质点系，其上任意两点间的距离
保持不变 。
当研究航天器轨道问题时——质点 当研究航天器姿态问题时——刚体、质点系、刚体系
特点：利用解析法，便于定量分析平衡问题。
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§1-2 共点力系的平衡条件
思考题：
空间汇交力系的平衡方程的投影轴必须垂直吗？

工程力学在土木工程中的应用
要点一
结构设计
土木工程中的结构设计需要应用工程 力学原理和方法，对建筑结构进行受 力分析、变形计算和稳定性评估。这 有助于确保土木工程结构的安全性和 稳定性。
要点二
土力学与地基工程
工程力学中的土力学理论和方法为地 基工程提供了支持。通过应用土力学 原理，土木工程师可以更好地理解和 评估地基的承载能力和稳定性，从而 优化地基设计。
工程力学的应用领域
建筑工程
建筑工程中的结构分析、抗震设计和施工过 程中的力学问题等。
航空工程
航空器的空气动力学分析、结构分析和优化 设计等。
机械工程
机械零件的强度、刚度和稳定性分析，以及 机械系统的动力学问题等。
水利工程
水坝、水闸和船闸等水利设施的设计、施工 和运行中的力学问题等。
工程力学的研究对象和方法
工程力学ppt课件
目录
• 工程力学简介 • 静力学基础 • 材料力学 • 动力学基础 • 工程力学在工程实践中的应用 • 工程力学的未来发展趋势和挑战
01
工程力学简介
什么是工程力学
工程力学是研究工程中物质和运动规 律的一门科学，涉及到物体的受力、 变形和运动等方面的知识。
工程力学结合了物理学和数学等多个 学科的知识，为各种工程实践提供基 础理论和解决方法。
载荷分析与校核
载荷分析是机械设计中的重要环节，通过工程力学的方法，设计师可以精确地预测和评估 机器在各种工况下的载荷情况，从而进行零部件的强度校核和优化设计。
摩擦与磨损研究
工程力学也涉及到摩擦与磨损的研究。这为机械设计师提供了关于摩擦、磨损和润滑的机 理和方法，有助于减少机器的摩擦和磨损，提高机器的效率和寿命。

《工程力学》-------制作：王奇利
《工程力学》-------制作：王奇利
光滑面约束

若被约束物体与约束在接触面处的摩擦可以 略去不计时，该约束称为光滑面约束。这种 约束不能限制被约束物体沿接触面切线方向 的位移，只能限制被约束物体沿着接触面公 法线且指向约束内部的位移。所以，光滑面 约束的约束力必定沿着接触面的公法线且指 向被约束物体。

M o (F ) F d
《工程力学》-------制作：王奇利
合力矩定理


力系中合力对一点的矩，等于力系中各分力 对同一点之矩的代数和。
设某力系为Fi（i=1,2,…n），其合力为FR，根据以 上理论，则有表达式：
其中：FR F1 F2 ... Fn Fi


公理五：刚化原理
若变形体在某一力系作用下平衡，则可将此受力的变形体视 为刚体，其平衡状态仍保持不变。
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力的平移定理

作用在刚体上某点的力，可以平移至刚体上 任意一点，但同时必须增加一个附加力偶， 该力偶的力偶矩等于原力对该点之矩。
M=?
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第1章 刚体静力学基本概念与受力分析
§ 1-1 静力学基本概念 §1-2 静力学公理 § 1-3 基本约束及约束力


《工程力学》-------制作：王奇利
刚体和力的概念


刚体

在力的作用下，其物体内部任意两点之间的距离始终保持不变 刚体是静力学中对物体进行分析所简化的力学模型


力
力是物体间的相互机械作用 力对物体作用效应

约束力的方向与它所限制物体的运动或运动趋势的方向相反，其 大小和方向是随主动力的不同而不确定，是一个未知力。
二、常见约束的类型
约束类型—把一构件与它构件的联接形式，按其限制构件运动 的特性抽象为理想化的力学类型，称为约束类型。
常见约束的约束类型—为柔体、光滑面、铰链和固定端。
值得注意的是，工程实际中的约束与约束类型有些比较相近，有 些差异很大。必须善于观察，正确认识约束类型及其应用意义。
工程力学的任务： 研究构件的受力分析、平衡规律（重 点）和运动规律（简介），以及构件的变形破坏规律。为构件 的设计和制造提供基本的理论依据和实用的计算方法。
第一章 静力学基础和受力图
△
一、基本概念 1.力的定义
◆ 课节1–1 静力学基础
力是物体间相互的机械作用。
2.力的三要素及表示法
B
G
F A
FN
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。
物体间相互的机械作用可以用力的符号表示。一个力的箭头符
号表示一个机械作用，相互机械作用需二个力的箭头符号。
3.力系与平衡
4.合力与分力 若一个力与一个力系等效，则称这个力为该力系 的合力，而该力系中的各力称为这个力的分力。
5. 平衡力系 一力系使物体处于平衡状态，则该力系称为平衡 力系。
二、基本公理 1.二力平衡公理 两个力使刚体平衡的必充条件是：这两个力
C
例1-1图
FA
FC
例1-2 图示结构，分析AB、BC杆的受力。
F
FB
B
BB
A
例1-2图
C A FB' FA
F 解：1.分离出AB、BC杆 2.对AB杆进行受力分析