物体的受力分析及平衡条件幻灯片.ppt
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1、物体的受力分析及平衡条件第1页,共69页,编辑于2022年,星期日前前 言言1 课程介绍课程介绍 本课是化学专业及其相近的非机械类专本课是化学专业及其相近的非机械类专业的一门专业方向必修课。业的一门专业方向必修课。讲授必要的机械设计方面的基础知识,讲授必要的机械设计方面的基础知识,并具备对一般化工设备进行分析和设计并具备对一般化工设备进行分析和设计的能力。的能力。第2页,共69页,编辑于2022年,星期日2.课程内容课程内容(1)(1)力学基础力学基础 理论力学理论力学(静力学静力学):求解作用于构件上的外力求解作用于构件上的外力 工程力学工程力学 材料力学材料力学:杆件受力后的基本变形(拉、
2、压、:杆件受力后的基本变形(拉、压、弯、扭)。弯、扭)。第3页,共69页,编辑于2022年,星期日(2)压力容器的设计压力容器的设计a.化工设备常用材料化工设备常用材料 简介化工设备常用材料性能、分类、热处简介化工设备常用材料性能、分类、热处理方法;理方法;b.中、低压化工容器设计中、低压化工容器设计 薄膜理论;内、外压容器设计方法、容薄膜理论;内、外压容器设计方法、容器零部件设计;器零部件设计;第4页,共69页,编辑于2022年,星期日(3)典型化工设备)典型化工设备反应釜反应釜第5页,共69页,编辑于2022年,星期日管壳式换热器管壳式换热器第6页,共69页,编辑于2022年,星期日塔设备
3、塔设备第7页,共69页,编辑于2022年,星期日这些设备要满足什么生产工艺要求,结构如何这些设备要满足什么生产工艺要求,结构如何才可以才可以?用什么材料用什么材料,如何制作出来的如何制作出来的?抵抗压力抵抗压力,温度的能力如何温度的能力如何?安全性安全性如何?如何?经济性如何经济性如何?第8页,共69页,编辑于2022年,星期日课程类型:考试课课程类型:考试课考试形式:闭卷考试考试形式:闭卷考试(70%)辅助形式:作业辅助形式:作业(15%)出勤出勤(15%)计划学时:计划学时:40学时学时3.教学要求与计划教学要求与计划第9页,共69页,编辑于2022年,星期日第一篇第一篇 力力 学学 基基
4、 础础第10页,共69页,编辑于2022年,星期日一一.刚体的受力分析和平衡规律刚体的受力分析和平衡规律二二.金属的力学性能金属的力学性能三三.受拉(压构件的强度计算受拉(压构件的强度计算 与受剪切构件的使用计算与受剪切构件的使用计算四四.直梁的弯曲直梁的弯曲五五.圆轴的扭转圆轴的扭转第11页,共69页,编辑于2022年,星期日第一章第一章刚体的受力分析及刚体的受力分析及平衡规律平衡规律第12页,共69页,编辑于2022年,星期日 简化简化 平衡平衡力系的 静力学静力学-物体研究在力的作用下处于物体研究在力的作用下处于平衡平衡的规律的规律 平衡平衡:静止和保持匀速直线运动静止和保持匀速直线运动
5、研究对象研究对象:构构件件指宏观可见物体,如桥梁、指宏观可见物体,如桥梁、汽车、塔、化工设备等。汽车、塔、化工设备等。第13页,共69页,编辑于2022年,星期日构件构件力学模型力学模型外力外力变形变形 强度、刚度、稳定性强度、刚度、稳定性 设计校核设计校核第14页,共69页,编辑于2022年,星期日本章任务本章任务:搞清处于平衡状态下的构件上搞清处于平衡状态下的构件上的全部外力(个数、作用线位置、大的全部外力(个数、作用线位置、大小)小)第15页,共69页,编辑于2022年,星期日一一 力的概念及其性质力的概念及其性质二二 刚体的受力分析刚体的受力分析三三 平面汇交力系的简化与平衡平面汇交力
6、系的简化与平衡四四 力矩、力偶、力的平移定理力矩、力偶、力的平移定理五五 平面一般力系的简化与平衡平面一般力系的简化与平衡六六 静力学问题求解方法小结静力学问题求解方法小结第16页,共69页,编辑于2022年,星期日第一节第一节 力的概念及其性质力的概念及其性质 一、基本概念一、基本概念 1 1、力、力:是物体间的相互作用,这种作用使物体的机是物体间的相互作用,这种作用使物体的机是物体间的相互作用,这种作用使物体的机是物体间的相互作用,这种作用使物体的机 械运动状态发生变化,或使物体发生变形。械运动状态发生变化,或使物体发生变形。械运动状态发生变化,或使物体发生变形。械运动状态发生变化,或使物
7、体发生变形。力的三要素:力的三要素:力的三要素:力的三要素:大小、方向、作用点大小、方向、作用点大小、方向、作用点大小、方向、作用点 力的单位:力的单位:力的单位:力的单位:N(N(牛顿牛顿牛顿牛顿),kN(kN(千牛千牛千牛千牛)第17页,共69页,编辑于2022年,星期日2 2、刚体:、刚体:在任何情况下都不发生在任何情况下都不发生在任何情况下都不发生在任何情况下都不发生变形的变形的变形的变形的 物体(物体(物体(物体(理想化的力学模型,忽理想化的力学模型,忽理想化的力学模型,忽理想化的力学模型,忽略内效应)略内效应)略内效应)略内效应)3 3、力的表示方法力的表示方法力的大小:力的大小:
8、F,G,Q矢量:矢量:F,G,Q F,G,QNG集中力、分布力集中力、分布力第18页,共69页,编辑于2022年,星期日二、力的基本性质二、力的基本性质1.力的可传性力的可传性 力的可传性原理力的可传性原理:作用于刚体上的力,可以沿其作用线移到刚作用于刚体上的力,可以沿其作用线移到刚体上任一点而不改变对该刚体的外效应。体上任一点而不改变对该刚体的外效应。AFF1 F2BF1=F2=FBAF 第19页,共69页,编辑于2022年,星期日 2、力的成对性、力的成对性作用反作用定律:作用反作用定律:作用力反作用力同时产生,同时消失,并作用力反作用力同时产生,同时消失,并且且等值、反向、共线等值、反向
9、、共线 第20页,共69页,编辑于2022年,星期日RF1F 2 平行四边形法则:平行四边形法则:作用于同一点的两个力可以合成为作用于同一点的两个力可以合成为一个合力,合力的大小和方向是以这两个力为邻边的一个合力,合力的大小和方向是以这两个力为邻边的平行四边形的对角线矢量,其作用点不变。也即:平行四边形的对角线矢量,其作用点不变。也即:合合力等于两分力的矢量和。力等于两分力的矢量和。3、力的可合性:、力的可合性:0第21页,共69页,编辑于2022年,星期日 一个力可以分解成一个力可以分解成两个力两个力平行四边形法则:平行四边形法则:无数解无数解4、力的可分性:、力的可分性:第22页,共69页
10、,编辑于2022年,星期日力的可消性:力的可消性:一个力对物体产生的外效应,一个力对物体产生的外效应,可以被另一个或几个作用于该同一物体上的可以被另一个或几个作用于该同一物体上的外力所产生的外效应抵消外力所产生的外效应抵消。平衡力系:平衡力系:使物体处于平衡的那几个外力。使物体处于平衡的那几个外力。5、力的可消性、力的可消性第23页,共69页,编辑于2022年,星期日(1)二力平衡定律:当物体受两个力作用处于平衡)二力平衡定律:当物体受两个力作用处于平衡时,外力时,外力等值、反向、共线。等值、反向、共线。二力杆二力杆:在两力作用下处于平衡的构件。在两力作用下处于平衡的构件。(2)三力平衡定理:
11、如果一物体受三个力作用而处于)三力平衡定理:如果一物体受三个力作用而处于平衡时,若其中两个力的作用线相交于一点,则第三平衡时,若其中两个力的作用线相交于一点,则第三个力的作用线必交于同一点。个力的作用线必交于同一点。第24页,共69页,编辑于2022年,星期日一、约束和约束反力一、约束和约束反力 基本概念:基本概念:主动力:主动力:引起物体运动状态改变或运动状态改变趋势的力。引起物体运动状态改变或运动状态改变趋势的力。约束反力:约束反力:阻碍物体改变运动状态的阻碍物体改变运动状态的力力。自由体:自由体:只受主动力作用,能够完全自由运动的物体。只受主动力作用,能够完全自由运动的物体。非自由体:非
12、自由体:受到限制不能完全自由运动的物体。受到限制不能完全自由运动的物体。约束:约束:限制非自由体运动的限制非自由体运动的物体物体。第二节第二节 刚体的受力分析刚体的受力分析第25页,共69页,编辑于2022年,星期日 (1)柔性体被拉直时才起约束作用。()柔性体被拉直时才起约束作用。(2)约束反力作用线)约束反力作用线沿柔性体伸直的方位朝外运动沿柔性体伸直的方位朝外运动,背离被约束物体背离被约束物体。是离点而去的力是离点而去的力。1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束PPTS1S1S2S2 第26页,共69页,编辑于2022年,星期日 约束反力约束
13、反力作用在接触点处作用在接触点处,方向方向沿公法线沿公法线,指向受力物体指向受力物体,是向点而来的力向点而来的力。2.光滑接触面约束光滑接触面约束 (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计)PNNPNANB第27页,共69页,编辑于2022年,星期日3.铰链约束铰链约束 主要结构:主要结构:销销销销 钉钉钉钉第28页,共69页,编辑于2022年,星期日A第29页,共69页,编辑于2022年,星期日二二 刚体分离要点刚体分离要点 (1)取分离体:取分离体:取分离体:取分离体:根据问题的要求根据问题的要求确定确定研究对象研究对象研究对象研究对象,将它从将它从周围物体的约束中周围物体的约束中分离分离出来,单独
14、画出研究对象的轮廓图形;出来,单独画出研究对象的轮廓图形;(2)受力分析是)受力分析是受力图受力图,不是施力图。,不是施力图。(3)除重力、电磁力外,只有)除重力、电磁力外,只有直接与研究对象接触直接与研究对象接触的物体的物体才有力的作用。才有力的作用。(4)画约束反力:画约束反力:画约束反力:画约束反力:利用二力杆定理和三力平衡汇交定理确利用二力杆定理和三力平衡汇交定理确定定力线方向力线方向,力的指向力的指向在无法判定时可任意假定在无法判定时可任意假定第30页,共69页,编辑于2022年,星期日例:分别画出圆及杆AB的受力图。ACB600P解:PN1N2ABYAXASBCN2 画约束反力时,
15、一定要按照约束的固有性画约束反力时,一定要按照约束的固有性质画图,切不可主观臆断!质画图,切不可主观臆断!第31页,共69页,编辑于2022年,星期日例:图示为一个三角支例:图示为一个三角支架,由两根杆和三个销架,由两根杆和三个销钉组成,钉组成,A、C将杆将杆与墙面连接,销钉与墙面连接,销钉B则将两杆连在一起。则将两杆连在一起。当当AB杆中央置一重物杆中央置一重物时,试确定时,试确定AB杆两端杆两端的约束反力力线的约束反力力线方位(杆自身方位(杆自身质量不计)质量不计)第32页,共69页,编辑于2022年,星期日第三节第三节 平面汇交力系的简化与平衡平面汇交力系的简化与平衡平面力系:平面力系:
16、作用在刚体上的外力均处于同一平面。作用在刚体上的外力均处于同一平面。平面汇交力系:平面汇交力系:平面力系中的诸力汇交于一点。平面力系中的诸力汇交于一点。平面平行力系:平面平行力系:平面力系中的诸力相互平行。平面力系中的诸力相互平行。平面一般体系:平面一般体系:平面力系中的诸力既不汇交于一点又不相互平行。平面力系中的诸力既不汇交于一点又不相互平行。平衡条件:平衡条件:作用于刚体上的所有外力的合力等于作用于刚体上的所有外力的合力等于0。第33页,共69页,编辑于2022年,星期日 一、一、平面汇交力系的简化平面汇交力系的简化X=FcosY=Fsin1 1、力在轴上的投影、力在轴上的投影yF xba
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- 关 键 词:
- 物体 分析 平衡 条件 幻灯片
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