工程力學(xué)課件
工程力學(xué)涉及眾多的力學(xué)學(xué)科分支與廣泛的工程技術(shù)領(lǐng)域，是一門理論性較強(qiáng)、與工程技術(shù)聯(lián)系極為密切的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，下面下班為大家?guī)砉こ塘W(xué)課件，供大家參考！
工程力學(xué)課件1
約束與約束反力
【目的與要求】
1 、 使學(xué)生對(duì)約束的概念有清晰的理解
2 、掌握柔性、光滑面、光滑鉸鏈約束的 構(gòu)造及約束反力的確定；
3 、能正確的繪制各類約束的約束反力，尤其是鉸鏈約束、二力桿、三力構(gòu)件的約束反力的畫法。
【重點(diǎn)、難點(diǎn)】
1 、 約束及約束反力的概念。
2 、工程中常見的約束類型及約束反力的畫法 。
自由體：在空間運(yùn)動(dòng)，其位移不受任何限制的物體。
非自由體：在空間運(yùn)動(dòng)，其位移受到某些方面任何限制的物體。
主動(dòng)力：約束反力以外的其他力
約束 ——對(duì)非自由體某個(gè)方向的移動(dòng)期限制作用的周圍物體。
約束反力（約束力）——約束對(duì)被約束物體作用的力。
約束反力的特點(diǎn)——約束反力的方向總是與非自由踢被約束所限制的位移方向相反。
一、柔索約束
1.實(shí)例
2.約束反力的特點(diǎn)：（拉力）
大小:待定
作用點(diǎn)；連接點(diǎn)
方向：柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。
二、光滑表面約束
1.實(shí)例
約束反力的特點(diǎn)（FN）
大小：待定
方向：沿著接觸面的公法線指向物體內(nèi)部。
作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)
三、光滑鉸鏈約束
1.固定鉸支座
1）實(shí)例
2）反力特點(diǎn)：(Fx,Fy) 大�。捍�
方向：互相垂直的二分力
作用點(diǎn)：鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)中心
2.可動(dòng)鉸支座
1）實(shí)例
方向：垂直于支撐面
作用點(diǎn)：鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)中心
3.中間鉸鏈
1）實(shí)例
2）反力特點(diǎn) 大�。捍�。
方向：互相垂直的二分力。
作用點(diǎn)：鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)中心。
四.光滑球鉸鏈約束(Fx,Fy,Fz)
1.實(shí)例
2.約束及反力特點(diǎn)
1）約束特點(diǎn)：通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動(dòng)，但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng)．
2）約束力：當(dāng)忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束問題
3）約束力通過接觸點(diǎn),并指向球心,是一個(gè)不能預(yù)先確定的空間力.可用三個(gè)正交分力表示．
【小結(jié)】
1 、本節(jié)課詳盡地介紹了工程中常見的各種約束 構(gòu)造及約束反力的確定。
2 、光滑鉸鏈約束的不同類型所具有的特點(diǎn)和 區(qū)別是本節(jié)課的難點(diǎn)，
3 、應(yīng)通過扎實(shí)的練習(xí)，熟練掌握工程中常見的各種 約束及約束反力的正確畫法 。
工程力學(xué)課件2
知識(shí)與技能
1、掌握力學(xué)的基本概念和公理。
2、熟練運(yùn)用各個(gè)力學(xué)公理。
教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
靜力學(xué)公理的運(yùn)用。
教學(xué)過程
所謂公理就是無需證明就為大家在長(zhǎng)期生活和生產(chǎn)實(shí)踐中所公認(rèn)的真理。靜力學(xué)公理是靜力學(xué)全部理論的基礎(chǔ)。
公理一 二力平衡公理
作用于同一剛體上的兩個(gè)力成平衡的必要與充分條件是：力的大小相等，方向相反，作用在同一直線上�？梢员硎緸椋篎=-F/或F+F/=0
此公理給出了作用于剛體上的最簡(jiǎn)力系平衡時(shí)所必須滿足的條件，是推證其它力系平衡條件的基礎(chǔ)。在兩個(gè)力作用下處于平衡的物體稱為二力體，若物體是構(gòu)件或桿件，也稱二力構(gòu)件或二力桿件簡(jiǎn)稱二力桿。
公理二 加減平衡力系公理
在作用于剛體的任意力系中，加上或減去平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體作用效應(yīng)。
推論一 力的可傳性原理
作用于剛體上的力可以沿其作用線移至剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。
證明：設(shè)力F作用于剛體上的點(diǎn)A，如圖1-2所示。在力F作用線上任選一點(diǎn)B，在點(diǎn)B上加一對(duì)平衡力F1和F2，使 F1= F2=F
則F1、F2、F構(gòu)成的力系與F等效。將平衡力系F、F2減去，則F1與F等效。此時(shí)，相當(dāng)于力F已由點(diǎn)A沿作用線移到了點(diǎn)B。
由此可知，作用于剛體上的力是滑移矢量，因此作用于剛體上力的三要素為大小、方向和作用線。
公理三 力的平行四邊形法則
作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力，它的.大小和方向由以這兩個(gè)力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示。如圖1－3a所示，以FR表示力F1和力F2的合力，則可以表示為：FR=F1+F2。即作用于物體上同一點(diǎn)兩個(gè)力的合力等于這兩個(gè)力的矢量合。
在求共點(diǎn)兩個(gè)力的合力時(shí)，我們常采用力的三角形法則：（如圖1－3b）所示。從剛體外任選一點(diǎn)a作矢量ab代表力F1，然后從b的終點(diǎn)作bc代表力F2，最后連起點(diǎn)a與終點(diǎn)c得到矢量ac,則ac就代表合力矢FR。分力矢與合力矢所構(gòu)成的三角形abc稱為力的三角形。這種合成方法稱為力三角形法則。
推論二 三力平衡匯交定理
剛體受同一平面內(nèi)互不平行的三個(gè)力作用而平衡時(shí)，則此三力的作用線必匯交于一點(diǎn)。
證明:設(shè)在剛體上三點(diǎn)A、B、C分別作用有力F1、 F2、F3，其互不平行，且為平衡力系，如圖1-4所示，根據(jù)力的可傳性，將力F1和F2移至匯交點(diǎn)O，根據(jù)力的可傳性公理，得合力FR1，則力F3與FR1平衡，由公理一知，F(xiàn)3與FR1必共線，所以力F1的作用線必過點(diǎn)O。
公理四 作用與反作用公理
兩個(gè)物體間相互作用力，總是同時(shí)存在，它們的大小相等，指向相反，并沿同一直線分別作用在這兩個(gè)物體上。
物體間的作用力與反作用力總是同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)消失�？梢�，自然界中的力總是成對(duì)地存在，而且同時(shí)分別作用在相互作用的兩個(gè)物體上。這個(gè)公理概括了任何兩物體間的相互作用的關(guān)系，不論對(duì)剛體或變形體，不管物體是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的都適用。應(yīng)該注意，作用力與反作用力雖然等值、反向、共線，但它們不能平衡，因?yàn)槎叻謩e作用在兩個(gè)物體上，不可與二力平衡公理混淆起來。
公理五 剛化原理
變形體在已知力系作用下平衡時(shí)，若將此變形體視為剛體（剛化），則其平衡狀態(tài)不變。
此原理建立了剛體平衡條件與談形體平衡條件之間的關(guān)系，即關(guān)于剛體的平衡條件，對(duì)于變形體的平衡來說，也必須滿足。但是，滿足了剛體的平衡條件，變形體不一定平衡。例如一段軟繩，在兩個(gè)大小相等，方向相反的拉力作用下處于平衡，若將軟繩變成剛桿，平衡保持不變。把過來，一段剛桿在兩個(gè)大小相等、方向相反的壓力作用下處于平衡，而繩索在此壓力下則不能平衡�？梢�，剛體的平衡條件對(duì)于變形體的平衡來說只是必要條件而不是充分條件。
板書設(shè)計(jì)
1、公理一：二力平衡公理
作用于同一剛體上的兩個(gè)力成平衡的必要與充分條件是：力的大小相等，方向相反，作用在同一直線上。可以表示為：F=-F/或F+F/=0 2、公理二:加減平衡力系公理
在作用于剛體的任意力系中，加上或減去平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體作用效應(yīng)。
3、公理三:力的平行四邊形法則
作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力，它的大小和方向由以這兩個(gè)力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示。如圖1－3a所示，以FR表示力F1和力F2的合力，則可以表示為：FR=F1+F2。即作用于物體上同一點(diǎn)兩個(gè)力的合力等于這兩個(gè)力的矢量合。 4、公理四 作用與反作用公理
兩個(gè)物體間相互作用力，總是同時(shí)存在，它們的大小相等，指向相反，并沿同一直線分別作用在這兩個(gè)物體上。
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