工程力学课件

2021-04-09 课件

　　工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域，是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科，下面下班为大家带来工程力学课件，供大家参考！

　　工程力学课件1

　　约束与约束反力

　　【目的与要求】

　　1 、使学生对约束的概念有清晰的理解

　　2 、掌握柔性、光滑面、光滑铰链约束的构造及约束反力的确定；

　　3 、能正确的绘制各类约束的约束反力，尤其是铰链约束、二力杆、三力构件的约束反力的画法。

　　【重点、难点】

　　1 、约束及约束反力的概念。

　　2 、工程中常见的约束类型及约束反力的画法。

　　自由体：在空间运动，其位移不受任何限制的物体。

　　非自由体：在空间运动，其位移受到某些方面任何限制的物体。

　　主动力：约束反力以外的其他力

　　约束 ——对非自由体某个方向的移动期限制作用的周围物体。

　　约束反力（约束力）——约束对被约束物体作用的力。

　　约束反力的特点——约束反力的方向总是与非自由踢被约束所限制的位移方向相反。

　　一、柔索约束

　　1.实例

　　2.约束反力的特点：（拉力）

　　大小:待定

　　作用点；连接点

　　方向：柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。

　　二、光滑表面约束

　　1.实例

　　约束反力的特点（FN）

　　大小：待定

　　方向：沿着接触面的公法线指向物体内部。

　　作用点：接触点

　　三、光滑铰链约束

　　1.固定铰支座

　　1）实例

　　2）反力特点：(Fx,Fy) 大小：待定

　　方向：互相垂直的二分力

　　作用点：铰链转动中心

　　2.可动铰支座

　　1）实例

　　方向：垂直于支撑面

　　作用点：铰链转动中心

　　3.中间铰链

　　1）实例

　　2）反力特点大小：待定。

　　方向：互相垂直的二分力。

　　作用点：铰链转动中心。

　　四.光滑球铰链约束(Fx,Fy,Fz)

　　1.实例

　　2.约束及反力特点

　　1）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．

　　2）约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题

　　3）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．

　　【小结】

　　1 、本节课详尽地介绍了工程中常见的各种约束构造及约束反力的确定。

　　2 、光滑铰链约束的不同类型所具有的特点和区别是本节课的难点，

　　3 、应通过扎实的练习，熟练掌握工程中常见的各种约束及约束反力的正确画法。

　　工程力学课件2

　　知识与技能

　　1、掌握力学的基本概念和公理。

　　2、熟练运用各个力学公理。

　　教学重点难点

　　静力学公理的运用。

　　教学过程

　　所谓公理就是无需证明就为大家在长期生活和生产实践中所公认的真理。静力学公理是静力学全部理论的基础。

　　公理一二力平衡公理

　　作用于同一刚体上的两个力成平衡的必要与充分条件是：力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上。可以表示为：F=-F/或F+F/=0

　　此公理给出了作用于刚体上的最简力系平衡时所必须满足的条件，是推证其它力系平衡条件的基础。在两个力作用下处于平衡的物体称为二力体，若物体是构件或杆件，也称二力构件或二力杆件简称二力杆。

　　公理二加减平衡力系公理

　　在作用于刚体的任意力系中，加上或减去平衡力系，并不改变原力系对刚体作用效应。

　　推论一力的可传性原理

　　作用于刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的效应。

　　证明：设力F作用于刚体上的点A，如图1-2所示。在力F作用线上任选一点B，在点B上加一对平衡力F1和F2，使 F1= F2=F

　　则F1、F2、F构成的力系与F等效。将平衡力系F、F2减去，则F1与F等效。此时，相当于力F已由点A沿作用线移到了点B。

　　由此可知，作用于刚体上的力是滑移矢量，因此作用于刚体上力的三要素为大小、方向和作用线。

　　公理三力的平行四边形法则

　　作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点的一个合力，它的大小和方向由以这两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。如图1－3a所示，以FR表示力F1和力F2的合力，则可以表示为：FR=F1+F2。即作用于物体上同一点两个力的合力等于这两个力的矢量合。

　　在求共点两个力的合力时，我们常采用力的三角形法则：（如图1－3b）所示。从刚体外任选一点a作矢量ab代表力F1，然后从b的终点作bc代表力F2，最后连起点a与终点c得到矢量ac,则ac就代表合力矢FR。分力矢与合力矢所构成的三角形abc称为力的三角形。这种合成方法称为力三角形法则。

　　推论二三力平衡汇交定理

　　刚体受同一平面内互不平行的三个力作用而平衡时，则此三力的作用线必汇交于一点。

　　证明:设在刚体上三点A、B、C分别作用有力F1、 F2、F3，其互不平行，且为平衡力系，如图1-4所示，根据力的可传性，将力F1和F2移至汇交点O，根据力的可传性公理，得合力FR1，则力F3与FR1平衡，由公理一知，F3与FR1必共线，所以力F1的作用线必过点O。

　　公理四作用与反作用公理

　　两个物体间相互作用力，总是同时存在，它们的大小相等，指向相反，并沿同一直线分别作用在这两个物体上。

　　物体间的作用力与反作用力总是同时出现，同时消失。可见，自然界中的力总是成对地存在，而且同时分别作用在相互作用的两个物体上。这个公理概括了任何两物体间的相互作用的关系，不论对刚体或变形体，不管物体是静止的还是运动的都适用。应该注意，作用力与反作用力虽然等值、反向、共线，但它们不能平衡，因为二者分别作用在两个物体上，不可与二力平衡公理混淆起来。

　　公理五刚化原理

　　变形体在已知力系作用下平衡时，若将此变形体视为刚体（刚化），则其平衡状态不变。

　　此原理建立了刚体平衡条件与谈形体平衡条件之间的`关系，即关于刚体的平衡条件，对于变形体的平衡来说，也必须满足。但是，满足了刚体的平衡条件，变形体不一定平衡。例如一段软绳，在两个大小相等，方向相反的拉力作用下处于平衡，若将软绳变成刚杆，平衡保持不变。把过来，一段刚杆在两个大小相等、方向相反的压力作用下处于平衡，而绳索在此压力下则不能平衡。可见，刚体的平衡条件对于变形体的平衡来说只是必要条件而不是充分条件。

　　板书设计

　　1、公理一：二力平衡公理

　　作用于同一刚体上的两个力成平衡的必要与充分条件是：力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上。可以表示为：F=-F/或F+F/=0 2、公理二:加减平衡力系公理

　　在作用于刚体的任意力系中，加上或减去平衡力系，并不改变原力系对刚体作用效应。

　　3、公理三:力的平行四边形法则

　　作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点的一个合力，它的大小和方向由以这两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。如图1－3a所示，以FR表示力F1和力F2的合力，则可以表示为：FR=F1+F2。即作用于物体上同一点两个力的合力等于这两个力的矢量合。 4、公理四作用与反作用公理

　　两个物体间相互作用力，总是同时存在，它们的大小相等，指向相反，并沿同一直线分别作用在这两个物体上。