搜索
理论力学绪论一、理论力学的内容和对象（学什么）二、学习理论力学的目的（为什么学）三、理论力学的学习方法（如何学）四、作业要求五、成绩构成绪论一、理论力学的内容和对象（学什么）1．理论力学的内容理论力学；是研究物体机械运动一般规律的科学。机械运动：物体在空间的位置随时间的改变,称为机械运动。--受力物体平衡时作用力所应满足的条件；同时也研究物体受力的分析方法，以及力系简化的方法等---从几何的观点研究物体（点、刚体）的运动规律（运动轨迹、速度、加速度等）---研究受力作用物体的运动与作用力之间的关系静力学运动学动力学2．理论力学的对象理论力学的对象：质点、质点系、刚体。质点具有一定质量而无大小的点。质点系有几个或无限个相互有联系的质点所组成的系统。刚体不变形的固体。§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例二、学习理论力学的目的（为什么学）1．是现代工程技术的重要理论基础之一；2．是一门技术基础课，为后继课程打基础；（机械设计）3．培养分析问题和解决问题的能力。三、理论力学的学习方法（如何学）准确理解和掌握基本概念和基本理论，掌握解决理论力学问题的基本定理和公式，通过一定数量的习题，巩固和加深理解所学的知识。IhearandIforget,IseeandIremember,IdoandIunderstand.听而忘记，见而牢记，行而理解。四、作业要求1．抄题2．作图要规范3．按时完成4．按要求格式和步骤五、成绩构成1.平时30%•出勤•作业•测验（练习或平时小测验）•课堂表现2.期末考试70%静力学主要研究力系的简化和力系的平衡条件及其应用。静力学：是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。引言力的单位力的概念1．定义：力是物体间的相互机械作用。力的效应力的三要素力的矢量表示是指作用在物体上的一群力。平面力系空间力系物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。平衡的概念是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。平衡力系概念1、物体的受力分析2、力系的等效替换3、建立各种力系的平衡条件刚体是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。静力学研究：刚体是一种理想的力学模型。第一章静力学的基本概念和公理第一章静力学公理和物体的受力分析静力学沈阳理工大学应用技术学院§1–3受力分析和受力图§1–2约束和约束反力§1–1静力学公理第一章静力学公理和物体的受力分析第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理1.基本概念力系——作用于同一物体或物体系上的一群力。等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。平衡力系——能使刚体维持平衡的力系。分力——一个力等效于一个力系，则力系中的各力称为这个力（合力）的分力。合力——能和一个力系等效的一个力。公理第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理即，合力为原两力的矢量和。A公理一(力平行四边形公理)作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。F1F2FR矢量表达式：FR=F1+F2公理2.公理AF1F2FRAF1F2FRAF1F2FR力三角形法也可以利用力三角形求两汇交力合力的大小和方向（合力矢）第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理一(力平行四边形公理)公理第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理二(二力平衡公理)作用在刚体上的两个力（如F1和F2），使刚体保持平衡的必要和充分条件是（充要条件）：这两个力的大小相等、方向相反、且作用在同一直线上。（下页注意事项）公理说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的③二力构件：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件，简称二力杆。②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)二力杆第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理公理三(加减平衡力系公理)在作用于刚体上的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，不会改变原力系对刚体的作用。第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理推论1(力在刚体上的可传性)作用于刚体上某点的力，其作用点可以沿它的作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用。==F1=－F2=FFABFABF2F1F1AB第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理作用点作用线推论2(三力汇交定理)当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则此三力必在同一平面内，且第三力的作用线必定也通过这个点。F1FF2A=证明：F1F2F3A3AA2A1第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理任何两个物体相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。公理四(作用和反作用公理)第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理区分作用力、反作用力与平衡力公理五(刚化公理)变形体在某一力系作用下处于平衡，如果将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对变形体是必要的但非充分的．刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）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。第一章静力学公理和物体的受力分析§1–1静力学公理公理§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析自由体非自由体约束约束力主动力——可以任意运动（获得任意位移）的物体。——运动(位移)受到某些限制的物体。——约束对被约束体的作用力。—由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。——约束力以外的力。1.基本概念约束类型与实例光滑接触面约束FFF§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例（1）具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）工程中常见的约束光滑接触面约束实例§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例滑槽与销钉§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析光滑接触面约束实例光滑接触表面对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线指向被约束的物体，故称为法向约束力，NF用表示§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析（2）柔绳、链条、胶带构成的约束（柔索类约束）§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例柔绳约束胶带构成的约束FTAFTC§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例ABCD——胶带构成的约束§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例链条构成的约束§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例柔绳对物体的约束力沿着柔绳背向被约束物体胶带、链条等对轮子的约束力沿着轮缘的切线方向，背离轮子§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例（3）光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等）径向轴承（向心轴承）约束特点：轴在轴承孔内，轴为非自由体，轴承孔为约束约束力：当不计摩擦时，轴与孔在接触处为光滑接触约束——法向约束力。约束力作用在接触点，沿径向指向轴心§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例随着外界载荷的变化，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变xyFF，轴承轴FAXFAYA可用二个通过轴心的正交分力表示（P9）§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例光滑圆柱铰链约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例约束力：光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示一般当销钉受力平衡时可不必分析销钉的受力；需要分析的时候，必须把销钉单独取出作用、反作用力FyFx固定铰链支座F§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例约束力：与圆柱铰链相同，也用一对相互垂直的正交力表示以上三种约束（径向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作光滑圆柱铰链FF活动铰链支座§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例（4）其它类型约束§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例光滑圆柱铰链约束实例固定铰链支座活动铰链支座§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例球铰链约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题，约束力通过接触点，并指向球心，是一个不能预先确定的空间力，可用三个正交分力表示光滑球铰链约束实例§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例止推轴承约束特点：止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制约束力：比径向轴承多一个轴向约束力，亦有三个正交分力总结FAFBACB双铰链刚杆约束AB§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例二力杆CABABFAFB双铰链刚杆约束受力图正确吗?§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例CABABFAFB双铰链刚杆约束§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例CBDAABFBFA双铰链刚杆约束§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例AB插入端约束FAyFAxMA约束类型与实例§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例§1–3物体的受力分析和受力图·力学模型和力学简图第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图一、受力分析和受力图解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，用简图画出受力情况，（画受力图）这个过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体压力等。二类是：被动力，即约束反力。第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图§1–3物体的受力分析和受力图§1–2约束和约束力第一章静力学公理和物体的受力分析约束类型与实例受力分析受力分析时应注意一下几个方面：1、必须单独画出该构件的分离体图。2、作用力和反作用力只能假定期中一个指向，另一个则必须反方向画出，不能再随意假定指向3、分离体各构件之间的互相作用力是内力，整体受力图上不用画出4、同一约束力在不同受力图上出现时，其指向必须一致画物体受力图主要步骤为：1、选研究对象；受力图第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图§1–3物体的受力分析和受力图2、取分离体。3、画出对象所受的全部主动力。4、在存在约束的地方，按约束类型逐一画出约束反力。受力分析－过程与方法第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图§1–3物体的受力分析和受力图受力分析示例（1）[例1]光滑接触问题第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图§1–3物体的受力分析和受力图取隔离体W第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图§1–3物体的受力分析和受力图画受力图FRAFRBABW第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图§1–3物体的受力分析和受力图受力分析示例(2)ABF2F1F3确定A、B二处的约束力第一章静力学公理和物体的受力分析受力分析和受力图§1–3物体的受力分析和受力图AB