《工程力学课件》-.ppt

1、10/23/2022 10:50:52 AM1机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:52 AM2机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:53 AM3机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:53 AM4机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:53 AM5机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:54 AM6机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权我我国国载载人人航航天天发发射射成成功功10/23/2022 10:50:54 AM7机械工程学院陈家权机械

2、工程学院陈家权海洋钻井平台10/23/2022 10:50:55 AM8机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权和平号空间站10/23/2022 10:50:55 AM9机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权高速列车10/23/2022 10:50:55 AM10机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权拦海大型水坝10/23/2022 10:50:56 AM11机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权世界最高的桥梁10/23/2022 10:50:56 AM12机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:56 AM13机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:

3、50:56 AM14机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:56 AM15机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:56 AM16机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:56 AM17机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权这是工程力学问题！10/23/2022 10:50:56 AM18机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:56 AM19机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:50:56 AM20机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022

4、10:50:57 AM21机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权 工程力学是研究构件在外力作用下的平衡、工程力学是研究构件在外力作用下的平衡、变形和破坏的规律，为设计既经济又安全的构件变形和破坏的规律，为设计既经济又安全的构件提供必要的理论基础和计算方法的一门课程。它提供必要的理论基础和计算方法的一门课程。它包含的内容极其广泛。包含的内容极其广泛。静力学静力学材料力学材料力学0.1 工程力学概述工程力学概述物体的受力和平衡规律。物体的受力和平衡规律。物体在外力作用下的变形和失效规律。物体在外力作用下的变形和失效规律。10/23/2022 10:50:57 AM22机械工程学院陈家权机械工程学院陈

5、家权构件杆件板件块体构件组成工程结构或机械的零部件10/23/2022 10:50:57 AM23机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权工程力学主要以等截面直杆为研究对象10/23/2022 10:50:57 AM24机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权杆件的几何特征杆件的几何特征形心轴线纵截面横截面斜截面10/23/2022 10:50:58 AM25机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权外力外力周围其它物体对构件的作用，按作用方式周围其它物体对构件的作用，按作用方式外外力力体积力体积力(/m3)表面力表面力分布力分布力集中力集中力()线分布力线分布力(/m)面分布力面分布力(/m2)力物体间的

6、机械作用10/23/2022 10:50:58 AM26机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权在力在力的作的作用下用下物体发生运动状态的改变物体发生运动状态的改变 -力的外效应力的外效应(运动效应运动效应)(external effect)(external effect)物体发生形状或尺寸的改变物体发生形状或尺寸的改变 -力的内效应（变形效应）力的内效应（变形效应）(internal effect)(internal effect)力的作用效应：力的作用效应：10/23/2022 10:50:58 AM27机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权变形构件尺寸与形状的变化。弹性变形：外力解除后可以消

7、失的变形。塑性变形：外力解除后不能消失的变形。10/23/2022 10:50:59 AM28机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权强度失效强度失效 刚度失效刚度失效稳定性失效稳定性失效失效或破坏：构件在外力作用下丧失正常功能 小卫星平台板架式结构分解示意图小卫星平台板架式结构分解示意图10/23/2022 10:50:59 AM29机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权(1)强度失效 强度：抵抗破坏的能力。10/23/2022 10:50:59 AM30机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权(2)刚度失效刚度：抵抗变形的能力。让我们发誓，一定要学好工程力学！10/23/2022 10:50:59

8、AM31机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权(3)稳定性失效稳定性：保持原有变形（平衡）形式的能力。10/23/2022 10:50:59 AM32机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权 工程设计工程设计的主要任务之的主要任务之一就是：保证一就是：保证构件在确定的构件在确定的外力作用下能外力作用下能够正常工作，够正常工作，而不失效。而不失效。10/23/2022 10:50:59 AM33机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权1)分析和确定构件所受各种外力的分析和确定构件所受各种外力的大小和方向；大小和方向；2)研究外力作用下构件的内部受力、研究外力作用下构件的内部受力、变形和失效的规律；变形和失

9、效的规律；3)提出保证构件具有足够强度、刚提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则和方法。度和稳定性的设计准则和方法。10/23/2022 10:51:00 AM34机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权一、明确学习目的10/23/2022 10:51:00 AM35机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权二、掌握研究方法刚刚 体体变形固体变形固体流流 体体10/23/2022 10:51:00 AM36机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权三、理论联系实际 作业要求做到（作业要求做到（3C3C）：）：书写整洁书写整洁(clean)(clean)；步骤清楚步骤清楚(clear)(clear)；

10、结果正确结果正确(correct)(correct)。10/23/2022 10:51:01 AM37机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权静力学静力学Statics研究对象：刚体(Rigid body)10/23/2022 10:51:01 AM机械工程学院陈家权38 研究刚体在力系作用下研究刚体在力系作用下的平衡规律。的平衡规律。10/23/2022 10:51:01 AM39机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权1)物体的受力分析；物体的受力分析；2)力系的简化；力系的简化；3)刚体的平衡条件。刚体的平衡条件。F1F2GN10/23/2022 10:51:01 AM40机械工程学院陈家权机械

11、工程学院陈家权1.1 1.1 静力学基本概念静力学基本概念刚体：刚体：在力的作用下不变形的物体。在力的作用下不变形的物体。BWACG10/23/2022 10:51:02 AM41机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权力系：力系：作用在刚体上的若干个力所组成的系统。作用在刚体上的若干个力所组成的系统。等效力系：等效力系：若作用在刚体上的力系可以用另一个力系来代若作用在刚体上的力系可以用另一个力系来代替而不改变它对刚体的（运动）效应，则称这两个替而不改变它对刚体的（运动）效应，则称这两个力系为等效力系。力系为等效力系。力系的简化：力系的简化：若用简单的力系等效地代替复杂的力系，便是若用简单的力系等

12、效地代替复杂的力系，便是力系的简化。力系的简化。力：力：物体间的相互作用。物体间的相互作用。10/23/2022 10:51:03 AM42机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权平衡状态：平衡状态：物体相对于物体相对于惯性参考系惯性参考系处于静止或处于静止或等速直线运动状态。（一般取固结在地球等速直线运动状态。（一般取固结在地球上的参考系）上的参考系）刚体的平衡条件：刚体的平衡条件：刚体处于平衡状态时作用于刚体上刚体处于平衡状态时作用于刚体上的力系应满足的条件。的力系应满足的条件。10/23/2022 10:51:04 AM43机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权公理公理1.1.二力平衡条件：二

13、力平衡条件：二力大小相等，方向相反，共线。二力大小相等，方向相反，共线。*静力学公理静力学公理F2ABF1F1 F210/23/2022 10:51:04 AM44机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权二力构件（杆）二力构件（杆）二力平衡条件对变形体不是充分条件二力平衡条件对变形体不是充分条件10/23/2022 10:51:04 AM45机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权公理公理2.2.加减平衡力系原理加减平衡力系原理注意：此公理也仅适于刚体。在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。10/23/2022 10:51:04 AM46机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权

14、ABF推论推论1.力对刚体的可传性力对刚体的可传性。力对刚体是滑动矢量（滑移矢）力对刚体是滑动矢量（滑移矢）=FFABF加ABF=减对于刚体来说，力的三要素变为：力的大小、方向与作用线。10/23/2022 10:51:04 AM47机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权推论推论2.三力平衡汇交定理。oBCAF1F2F3F12F1F2刚体受三个力作用而平衡时，若其中两力作用线交于一点，则第三力的作用线也必须通过此点，而且三力必须共面。10/23/2022 10:51:05 AM48机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权公理公理3.3.作用与反作用定律。作用与反作用定律。作用在两物体间的作用力与反作

15、用力等值，反向，共线。F12F21III10/23/2022 10:51:05 AM49机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权公理公理4.4.刚化原理。刚化原理。变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。10/23/2022 10:51:05 AM50机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权1.21.2 约束与约束力约束与约束力自由体；非自由体自由体；非自由体约束及约束力；主动力约束及约束力；主动力v刚性约束刚性约束v柔性约束柔性约束位移：物体内某点位置移动。位移：物体内某点位置移动。10/23/2022 10:51:05 AM51机械工程学院陈家权机械工程学院陈家

16、权光滑面约束圆柱铰链约束辊轴约束球形铰链约束轴承约束固定端约束10/23/2022 10:51:05 AM52机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权a、光滑面约束、光滑面约束10/23/2022 10:51:05 AM53机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权b、光滑圆柱铰链（固定铰支座；中间铰）、光滑圆柱铰链（固定铰支座；中间铰）YRXYRX销钉销钉DCBAIII10/23/2022 10:51:05 AM54机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权AAAA(a)(b)c、辊轴约束（活动铰支座）RR10/23/2022 10:51:05 AM55机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权d 光滑球铰链AA

17、FAxFAyFAz(a)(b)10/23/2022 10:51:05 AM56机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权e 轴承约束向心向心推力推力轴承轴承向心向心轴承轴承10/23/2022 10:51:05 AM57机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:51:05 AM58机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:51:05 AM59机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:51:05 AM60机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:51:05 AM61机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2

18、022 10:51:05 AM62机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:51:06 AM63机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权1.4 1.4 物体的受力分析及受力图物体的受力分析及受力图确定研究对象确定研究对象一、物体受力分析的过程一、物体受力分析的过程取分离体取分离体分析受力分析受力画受力图画受力图F1F2GN10/23/2022 10:51:06 AM64机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权二、受力分析的关键二、受力分析的关键分析约束力分析约束力v 约束性质；约束性质；v 平衡条件；平衡条件；v 作用力和反作用力定律。作用力和反作用力定律。10/23/2022

19、10:51:06 AM65机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权柔索柔索WAWTB弹性支承弹性支承FBARv10/23/2022 10:51:06 AM66机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权例1、钢索悬挂装置（不计角钢重量）PONCCDND(b)B(c)NCCD ND NANBA10/23/2022 10:51:06 AM67机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权例1、钢索悬挂装置（不计角钢重量）BNANBAPOCD(d)整体受力10/23/2022 10:51:06 AM68机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权例2、悬臂吊车装置RAOABPYAXATBDTCTBCB10/23/2022 10:

20、51:06 AM69机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权例3、画出图示结构中各构件的受力图(不计自重)。NCENECECNECEP1DNDESCASACNECP2XDSCAYDNDESACXAYAXDYDYBP1ABCDE P210/23/2022 10:51:06 AM70机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权例3、画出图示结构中各构件的受力图(不计自重)。P1ABCDE P2YAXAYB整体受力P1ABCDE P210/23/2022 10:51:06 AM71机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权注意：拆铰时，应明确销钉位置，最好附在其中某一物件上。铰处集中力，可放在任一构件上，宜随销钉附在

21、某一构件上。NECEP1DNDENECP2XDSCAYDNDE10/23/2022 10:51:06 AM72机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权ABQPC思考：思考：试确定杆对均质圆柱体及地面对杆的作用力方向。10/23/2022 10:51:06 AM73机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权RCPARAORAQBRB10/23/2022 10:51:06 AM74机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权31223121045sin60sin045cos60cos1212mgTmgTmgTTTT10/23/2022 10:51:06 AM75机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:51:07 AM76机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权10/23/2022 10:51:07 AM77机械工程学院陈家权机械工程学院陈家权结束