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哈工大理论力学课件第一章.ppt

发布:2019-07-14约4.21千字共54页下载文档
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§1-1 静力学公理 刚化原理 力的平行四边形法则 二力平衡条件 加减平衡力系原理 作用和反作用定律 §1-1 静力学公理 公理1 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点,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。 合力(合力的大小与方向) (矢量和) 亦可用力三角形求得合力矢 公理2 二力平衡条件 使刚体平衡的充分必要条件 最简单力系的平衡条件 作用在刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是: 这两个力的大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。 变形体呢? 使变形体平衡的必要条件 二力杆判别依据 公理3 加减平衡力系原理 推理1 作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线. 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用。 作用于刚体上某点的力,可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点,并不改变该力对刚体的作用。 力的可传性 (注意:公理3和推理1 不适用变形体,定位矢量) 推理2 作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作用线汇交于一点,则此三力必在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。 三力平衡汇交定理 应用:刚体只受同平面三个汇交力作用而平衡,有时称三力构件。若知道其中两个力的交点和第三个力的作用点,可判定第三个力作用线的方位。 公理4 作用和反作用定律 作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,两力等值、反向、共线,作用在相互作用的两个物体上. 在画物体受力图时要注意此公理的应用. 注意:与二力平衡条件的区别. 公理5 刚化原理 柔性体(受拉力平衡) 刚化为刚体(仍平衡) 反之不一定成立. 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. 刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件 约束: 约束反力: 约束反力 大小——待定 方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反 作用点——接触处 §1-2 约束和约束反力 对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。 约束对非自由体的作用力。 也可称为被动力。 主动力: 使物体产生运动或运动趋势的力。 重力、风力、载荷力等 自由体: 位移不受限制的物体。 非自由体: 位移受到限制的物体。 工程中常见的约束 1、具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束) 接触处(面、线、点)的摩擦力可以忽略不计 光滑接触面约束 光滑支承接触对物体的约束力,作用在接触处;方向沿接触处的公法线并指向受力物体,故称为法向约束力,用 表示. 2、由柔软的绳索、皮带或链条等构成的约束 柔索只能受拉力,又称张力.用 表示. 柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体. 皮带(链条)对轮的约束力沿轮缘的切线方向,为拉力. 3 、光滑铰链约束(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等) (1) 径向轴承(向心轴承) 约束特点: 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.约束力作用在接触处,沿径向指向轴心. 轴在轴承孔内,轴为被约束体、 轴承孔为约束. 当外界载荷不同时,接触点会变,则约束力的大小与方向均有改变. 可用二个通过轴心的正交分力 表示. (2)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. 光滑圆柱铰链约束 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. 两组约束力间有作用力和反作用力的关系 一般不必分析销钉受力,当要分析时,必须把销钉单独取出. (3) 固定铰链支座 约束特点: 由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成. 约束力:与圆柱铰链相同 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约束. 4、其它类型约束 (1)滚动支座 约束特点: 在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑滚轴而成. 约束力:构件受到垂直于光滑面的约束力. (2) 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. (3)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的约束力,亦有三个正交分力 . 本次课内容总结 静力学的5个公理 力的平行四边形法则 二力平衡条件 加减平衡力系原理 作用和反作用定律
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