工程力学完整版本ppt课件.ppt

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1、工 程 力 学工程力学概论工程力学（或者应用力学）工程力学（或者应用力学）是将力学原理应用于有实际意义的工程系统的科学。机械、机构、结构如何受力，如何运动，如何变形，如机械、机构、结构如何受力，如何运动，如何变形，如何破坏何破坏？机构可承受多大载荷，需多大尺寸，是否安全机构可承受多大载荷，需多大尺寸，是否安全？工程师们需要制定合理的设计规则、规范、手册，使机工程师们需要制定合理的设计规则、规范、手册，使机械、机构、结构等按设计要求实现运动、承受载荷，控制它械、机构、结构等按设计要求实现运动、承受载荷，控制它们不发生影响使用功能的变形，更不能发生破坏。们不发生影响使用功能的变形，更不能发生破坏。

2、工程力学概论n学科分类学科分类力学可一般地分为力学可一般地分为静力学静力学、运动学运动学和和动力学动力学三部分三部分。静力学静力学研究力系或物体的平衡问题，不涉及物研究力系或物体的平衡问题，不涉及物体的运动；体的运动；运动学运动学研究物体如何运动，不讨论运动与受力研究物体如何运动，不讨论运动与受力的关系；的关系；动力学动力学则讨论力与运动的关系。则讨论力与运动的关系。 工程力学概论根据研究的对象也可分为一般力学一般力学、固体力学固体力学和和流体力流体力学学三个分支。一般力学一般力学研究力及其与运动的关系。属于一般力学范畴的有理研究力及其与运动的关系。属于一般力学范畴的有理论力学（含论力学（含静

3、力学静力学、运动学、动力学）、分析力学、振动理论、运动学、动力学）、分析力学、振动理论等。等。 固体力学固体力学研究在外力作用下，可变形固体内部各质点所产生的研究在外力作用下，可变形固体内部各质点所产生的位移、运动、应力、应变及破坏等的规律。属于固体力学范畴位移、运动、应力、应变及破坏等的规律。属于固体力学范畴的有的有材料力学材料力学、结构力学、弹性力学和塑性力学、复合材料力、结构力学、弹性力学和塑性力学、复合材料力学、断裂力学等。学、断裂力学等。流体力学流体力学的研究对象是气体和液体。研究在力的作用下，流体的研究对象是气体和液体。研究在力的作用下，流体本身的静止状态、运动状态及流体和固体间有

4、相对运动时的相本身的静止状态、运动状态及流体和固体间有相对运动时的相互作用和流动规律等。属于流体力学的有水力学、空气动力学、互作用和流动规律等。属于流体力学的有水力学、空气动力学、环境流体力学等。环境流体力学等。工程力学概论n研究方法研究方法学习方法与要求学习方法：学习方法：积极参与教学过程，注重理解所学内容积极参与教学过程，注重理解所学内容独立、认真思考，注意分析各章节学习内容之间的内独立、认真思考，注意分析各章节学习内容之间的内在关系在关系侧重利用已经研究、总结出的公式与结论，解决实际侧重利用已经研究、总结出的公式与结论，解决实际问题，主动训练独立分析与解决问题的能力问题，主动训练独立分析

5、与解决问题的能力认真、及时完成课外作业认真、及时完成课外作业充分使用学院图书资源，在学习基本内容的同时，根充分使用学院图书资源，在学习基本内容的同时，根据自己的爱好和特长，进一步广泛深入地研究工程力据自己的爱好和特长，进一步广泛深入地研究工程力学相关的其它问题学相关的其它问题学习方法与要求学习要求学习要求：不可迟到、早退、旷课不可迟到、早退、旷课上课不允许睡觉、做与本课程无关的事、说与上课无关的话上课不允许睡觉、做与本课程无关的事、说与上课无关的话积极参与教学过程，认真完成课堂练习积极参与教学过程，认真完成课堂练习按教师要求及时、独立完成课后作业按教师要求及时、独立完成课后作业上课带教材、课堂

6、笔记本、练习本、画图工具、计算器上课带教材、课堂笔记本、练习本、画图工具、计算器学习方法与要求用具用具：作图工具作图工具(三角尺、量角器、圆规三角尺、量角器、圆规)计算器计算器二个课外作业本二个课外作业本(白纸白纸)课堂练习用本课堂练习用本(白纸，可单页白纸，可单页)善于从错综复杂的自然现象、科学实验结果和工程技术实践中抓住事物的本质，提炼成力学模型，采用合理的数学工具，分析掌握自然现象的规律，进而提出解决工程技术问题的方案，最后再和观察或实验结果反复校核直到接近为止的科学研究方法。培养科学思维和研究方法，其重要性绝不亚于获取知识本身。第1篇 静力学 静力学静力学研究的是物体在力系作用下研究的

7、是物体在力系作用下的平衡规律的平衡规律力系：两个以上的力力系：两个以上的力平衡：静止或保持匀速运动平衡：静止或保持匀速运动第1章 静力学基础一、基础1、刚体与变形体、刚体与变形体 受力后受力后不产生不产生变形的物体刚体变形的物体刚体 受力后受力后产生产生变形的物体变形体变形的物体变形体a)若在分析计算时暂时忽略物体受力后的变形，即可若在分析计算时暂时忽略物体受力后的变形，即可把该研究对象把该研究对象“视视”为刚体为刚体b)静力学部分（第一篇）均忽略研究对象的变形问题，静力学部分（第一篇）均忽略研究对象的变形问题，即视所研究物体为即视所研究物体为刚体刚体第1章 静力学基础2、刚体的运动形式、刚体

8、的运动形式 移动移动 定轴转动定轴转动 移动定轴转动移动定轴转动一、基础一、基础第1章 静力学基础3、刚体的自由度、刚体的自由度 空间空间6个个 平面平面3个个zxyO一、基础一、基础第1章 静力学基础4、载荷的种类及作用效应、载荷的种类及作用效应力力 力产生移动效应。单位：牛顿力产生移动效应。单位：牛顿 N力偶：力偶： 一对大小相等，方向相反的力组成（平行且不共线）一对大小相等，方向相反的力组成（平行且不共线） 力偶产生转动效应。单位：牛顿米力偶产生转动效应。单位：牛顿米 Nm 实例分析实例分析力矩：力矩： 一个外力作用下产生的力偶大小。一个外力作用下产生的力偶大小。单位：牛顿米单位：牛顿米

9、 Nm一、基础一、基础F1.在圆盘上作用一外力，将产生什么样的运动效应？为什么？在圆盘上作用一外力，将产生什么样的运动效应？为什么？FhMFFFhF2.在矩形块上作用一外力，将产生什么样的运动效应？为什么？在矩形块上作用一外力，将产生什么样的运动效应？为什么？第1章 静力学基础5、约束及约束力约束力是被动力，大小方向由外力（主动力）决定约束力是被动力，大小方向由外力（主动力）决定可通过约束能限制的自由度数分析约束力的类型可通过约束能限制的自由度数分析约束力的类型可用约束力代替约束（解约束）可用约束力代替约束（解约束）实例：实例：F一、基础一、基础第1章 静力学基础6、约束类型及约束力1）固定铰

10、接支座：）固定铰接支座：FFAAAxFAyFF F一、基础一、基础第1章 静力学基础2）光滑圆柱铰接：）光滑圆柱铰接：ACCxFCyFBCCxFCyF一、基础一、基础6、约束类型及约束力、约束类型及约束力一、基础一、基础6、约束类型及约束力、约束类型及约束力第1章 静力学基础3）辊轴铰链支座（活动铰链支座）：）辊轴铰链支座（活动铰链支座）：ANF垂直支承面一、基础一、基础一、基础一、基础6、约束类型及约束力、约束类型及约束力第1章 静力学基础4）光滑接触面：）光滑接触面：一、基础一、基础6、约束类型及约束力、约束类型及约束力 光滑接触面的约束力通过接触点，方向沿着接触面光滑接触面的约束力通过接

11、触点，方向沿着接触面在该点的公法线，指向被约束物体内部，即必为压力。在该点的公法线，指向被约束物体内部，即必为压力。第1章 静力学基础5）柔索：）柔索：一、基础一、基础6、约束类型及约束力、约束类型及约束力第1章 静力学基础6）固定端：）固定端：平面：平面：空间：空间：一、基础一、基础6、约束类型及约束力、约束类型及约束力第1章 静力学基础7）构件各部分之间：）构件各部分之间：平面：平面：解除约束后，才能画约束力！解除约束后，才能画约束力！一、基础一、基础6、约束类型及约束力、约束类型及约束力第1章 静力学基础例题例题15、7、8：作业：第作业：第1章章 3、7一、基础一、基础6、约束类型及约

12、束力、约束类型及约束力第1章 静力学基础二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解1.载荷的移动FF左段杆及墙体受拉力右段杆不受力全部杆及墙体受拉力MM左段杆及墙体上拉下压右段杆不受力全部杆及墙体上拉下压n结论： 若考虑变形，载荷不可移动若考虑变形，载荷不可移动 结论： 若若不考虑不考虑变形，力变形，力可沿可沿其作用线移动，移动后不改变移其作用线移动，移动后不改变移动动区域外区域外的受力状况，不影响平衡状态。的受力状况，不影响平衡状态。 例例P22 14第1章 静力学基础F二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解1.力沿其作用线移动F左段杆及墙体受拉力右段杆不受力全部杆及

13、墙体受拉力第1章 静力学基础2.力平行移动ABFMFddM结论：作用在刚体上的力可向刚体上任一点平移，但必须附加一力偶，这个附加力偶的大小等于力对平移点的力矩。反过来呢？一个力加反过来呢？一个力加一力偶，用一个等效力代替？一力偶，用一个等效力代替？二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基础3.力偶的移动MM左段杆及墙体上拉下压右段杆不受力全部杆及墙体上拉下压结论： 若若考虑考虑变形，力偶变形，力偶不不可移动可移动 若若不考虑不考虑变形，力偶变形，力偶可在其作用面及与作用面平行的平面内移动可在其作用面及与作用面平行的平面内移动，移动后不改变移动区域外的受力状况，不影响

14、平衡状态。移动后不改变移动区域外的受力状况，不影响平衡状态。二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基础4.力的合成与分解图解法平行四边形法则作用在一点上的平面力系的合成作用在一点上的平面力系的合成矢量多边形法则二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基础4.力的合成与分解图解法讨论讨论1作用在同一点的多个力的合成作用在同一点的多个力的合成(a)二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解 将各力矢按任意选定的顺序首尾相接地画出，将各力矢按任意选定的顺序首尾相接地画出，则连接第一个力矢始端与最后一个力矢末端的矢则连接第一个力矢始端与最

15、后一个力矢末端的矢量，就是合力矢量，就是合力矢第1章 静力学基础4.力的合成与分解图解法讨论讨论2不不作用在同一点的多个力的合成（不考虑变形）作用在同一点的多个力的合成（不考虑变形）先移动，后合成先移动，后合成二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基础4.力的合成与分解图解法分解：分解：两分力间任意夹角两分力间任意夹角两分力间成直角两分力间成直角可由合力末端向分力方可由合力末端向分力方向作垂线，投影即是两向作垂线，投影即是两分力分力yFxFF 根据两分力方向，根据两分力方向，作平行四边行作平行四边行二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基

16、础4.力的合成与分解解析法分解：分解：两分力间任意夹角两分力间任意夹角两分力间成直角两分力间成直角yFxFFsincosFFFFyx不能使用投影不能使用投影法！法！ 利用正弦定理（不利用正弦定理（不要求掌握）要求掌握）二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基础4.力的合成与分解解析法合成：合成：两分力间任意夹角两分力间任意夹角 先分解，再合成先分解，再合成两分力间成直角两分力间成直角yFxFFFFFFFxyxcos 22二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基础5.力偶的合成 作用在同一平作用在同一平面（或平行平面）面（或平行平面）内的力

17、偶代数相加内的力偶代数相加即可即可二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解第1章 静力学基础例1：将C点载荷移至B点二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解F30ABC？移动后，对哪部分、有什么影响？移动后，对哪部分、有什么影响例2：P6 11第1章 静力学基础二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解6.空间力系的合成与分解方法方法1方法方法2第1章 静力学基础二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解6.空间力偶系的合成与分解xyzoFyFzFxabc 空间力偶系为矢量，空间力偶系为矢量，遵循矢量合成与分解规遵循矢量合成与分解规则则第1章 静力学

18、基础二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解7.两个重要的推论 二点受力杆（二力杆）的平衡条件二点受力杆（二力杆）的平衡条件二力杆：构件上只有两点受力（无力偶）二力杆：构件上只有两点受力（无力偶）平衡条件平衡条件：这两点所受的力的合力大小相等，方向相反，：这两点所受的力的合力大小相等，方向相反，且作用在两点的连线上且作用在两点的连线上第1章 静力学基础二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解例例P19 16 P21 18 找到二力杆并分析受力情况找到二力杆并分析受力情况第1章 静力学基础二、载荷的移动、合成与分解二、载荷的移动、合成与分解7.两个重要的推论 三点受力构件

19、（无力偶）的平衡条件三点受力构件（无力偶）的平衡条件平衡条件平衡条件：三点所受的力的合力必共面且汇交于一点：三点所受的力的合力必共面且汇交于一点1-1-2 力的性质(a)F1F2(b)F1F2F3例1：分别用平行四边形和三角形法则(矢量多边形法则)求合力1-1-2 力的性质(a)Fxy(b)FxyO例2：分别用平行四边形和三角形法则（矢量多边形法则）求力F在指定方向上的分力O1-1-2 力的性质例3：用图解法求合力(a)1-1-2 力的性质zxyFxFzFyO例4：用图解法求Fx，Fy,Fz的合力1-1-2 力的性质例4：已知系统平衡，画出B、C两点的受力方向1-1-2 力的性质例5：已知构件

20、处于平衡状态，求Fc的方向(a)(b)Fc1-1-3 力在坐标轴上的投影例6：用解析法求力F在坐标轴上的投影(分力)FxyO1-1-3 力在坐标轴上的投影二次投影法例7：求力F在坐标轴上的投影1-1-3 力在坐标轴上的投影例8：用解析法求合力xyFxFyO包括大小、方向和作用点1-1-3 力在坐标轴上的投影例9：用解析法求合力zxyFxFzFyO1-1-3 力在坐标轴上的投影例10：重点n载荷在刚体上才可以移动n力的合成与分解方法n二力与三力构件平衡的条件n力的合成与分解或增减平衡力系对刚体的平衡没有影响 n作业思考题思考题1-1至至1-6习题习题1-1至至1-2 n作业：思考题1-7、1-8n 习题1-3至1-7. 谢谢观赏，再见！