工程力学01-工程力学基础

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1、Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学第一篇第一篇 工程静力学工程静力学Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学基本概述基本概述力的定义力的定义： 力是物体间的相互作用（机械作用）力是物体间的相互作用（机械作用） 力的作用可以使物体产生运动状态发生改变，或力的作用可以使物体产生运动状态发生改变，或者使物体发生变形者使物体发生

2、变形 力使物体改变运动状态的称为力使物体改变运动状态的称为“力的运动效应力的运动效应”或或“外效应外效应”力使物体发生变形的称为力使物体发生变形的称为“力的内效应力的内效应”或或“内效应内效应”工程静力学工程静力学材料力学材料力学 工程静力学研究物体受力与平衡的一般规律工程静力学研究物体受力与平衡的一般规律物体的平衡物体的平衡： 物体相对与惯性参考系保持静止或作匀速直线物体相对与惯性参考系保持静止或作匀速直线运动状态运动状态Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程

3、力学p工程力学的基本概念工程力学的基本概念p力、力矩、力系和力偶的概念力、力矩、力系和力偶的概念p约束和约束力的概念约束和约束力的概念p受力分析基本方法受力分析基本方法p隔离体选取与受力图的画法隔离体选取与受力图的画法Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩1.1.1 1.1.1 力的概念力的概念力对物体的作用效应取决于力对物体的作用效应取决于（力的三要素）（力的三要素） 即：力的大小、方向和作用点即：力的大小、方向和作用点 大小（强度）

4、，方向（方位，指向），作用位置大小（强度），方向（方位，指向），作用位置力的表示方法：力的表示方法： 图示法：图示法：qFFF力的单位：力的单位：N 或或 kN力作用线力作用线书写法：黑体，书写法：黑体，明体Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩关于力的说明关于力的说明力的作用点是一个抽象化的位置。力的作用点是一个抽象化的位置。 当两个物体接触较小时，可以将接触点看作一当两个物体接触较小时，可以将接触点看作一个点，此时力简化为一个个点，

5、此时力简化为一个集中力集中力P； 如果接触面积较大时，力在一定的接触面上分如果接触面积较大时，力在一定的接触面上分布，此时的力称为布，此时的力称为分布力分布力； Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩关于力的说明关于力的说明 如果接触面积较大时，力在一定的接触面上分如果接触面积较大时，力在一定的接触面上分布，此时的力称为布，此时的力称为分布力分布力； 通常用通常用单位长度的力表示沿长度方向上的分布，单位长度的力表示沿长度方向上的分布，称

6、为称为线分布力线分布力。强弱程度称。强弱程度称载荷集载荷集度度q(density of load) 。单位为：。单位为：N/m 力是矢量力是矢量。矢量的模表示大小，矢量的作用线。矢量的模表示大小，矢量的作用线方位加箭头表示方向，矢量的始端（或末端）表示方位加箭头表示方向，矢量的始端（或末端）表示力的作用点。力的作用点。Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩1.1.2 1.1.2 作用在刚体上的力的效应与力的可传性作用在刚体上的力的效应与

7、力的可传性力使物体产生两种运动效应：力使物体产生两种运动效应：u若力的作用线通过质心，则力使物体沿力的方若力的作用线通过质心，则力使物体沿力的方向平移向平移u若力的作用线不通过质心，则力使物体既发生若力的作用线不通过质心，则力使物体既发生平移又发生转动平移又发生转动Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩 只要保持力的大小和方向不变，可以将力的作只要保持力的大小和方向不变，可以将力的作用点沿力的作用线移动，刚体的运动效应不变。用点沿力的作

8、用线移动，刚体的运动效应不变。证明：证明：ABFF1=FF=F1= - F2根据加减平衡力系公理加上一平衡力系F1，F2原力ABFF1F2根据加减平衡力系公理减去一平衡力系F，F2ABF1FF2特别说明特别说明：该原理只适用于刚体模型：该原理只适用于刚体模型力的可传性原理：力的可传性原理：Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩1.1.3 1.1.3 力对点之矩力对点之矩FhA矩心矩心力臂力臂O 力力F与力臂与力臂h的乘积作为力使物体绕固

9、定点产生的乘积作为力使物体绕固定点产生转动效应的度量转动效应的度量力对点之矩。力对点之矩。 简称简称“力矩力矩”。记作：。记作：MO(F)1）实例）实例2）定义）定义MO(F)=Fh（1-1）力矩单位：力矩单位： N.m 或 kN.mBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩1.1.3 1.1.3 力对点之矩力对点之矩FhAO3）力矩的正负号规定）力矩的正负号规定 力使物体绕矩心力使物体绕矩心逆时针转向为正，反逆时针转向为正，反之为负。之为

10、负。4）力矩的方位问题）力矩的方位问题OAMO(F)BrFh作用面作用面MO(F)= rF（1-2）xyz力矩矢量方向力矩矢量方向: :右手螺旋定则右手螺旋定则BMO(F)=2AAOBBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学例：例：求用铰接结构悬挂在顶面上丁字尺中，各力对求用铰接结构悬挂在顶面上丁字尺中，各力对铰铰O点的力矩点的力矩 图中各力、尺寸、角度均为已知图中各力、尺寸、角度均为已知aGF2F1cb解：解： 分析：分析：三个力中三个力中F1的力作用线通过

11、的力作用线通过O点，其力臂为零点，其力臂为零F2的力作用线垂直其作用点与的力作用线垂直其作用点与O点的连线点的连线G的力作用线与的力作用线与O点有一距离点有一距离O122220()()()OOOMFMFFabMGGcs i n 122220()()()OOOMFMFFabMGGcs i n 122220()()()OOOMFMFFabMGGcs i n # #Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力学11 力和力矩力和力矩1.1.4 1.1.4 力系的概念力系的