第1章(静力学基本概念与物体受力分析)

工程力学

工程力学Engineering Mechanics中南大学土木建筑学院力学系Department of Mechanics of School of Civil Engineering and Architecture of Central South University

工程力学

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工程力学

引言一、工程力学概述工程力学

静力学

材料力学

研究物体的受力和 平衡的规律。

研究物体在外力作用 下的变形和失效的规律。

工程力学

· 强度失效

构件在外力作用下发生不 可恢复的塑性变形或断裂

构件应有足够的抵抗破坏的能力 (足够的强度)

塑性变形

断裂

塑性变形+断裂

工程力学

· 刚度失效

构件在外力作用下产生过量的 弹性变形

构件应有足够的抵抗变形的能力 (足够的刚度)风振作用下 扭曲变形

发射架的刚 度要求很高

工程力学

· 稳定失效

构件在外力作用下其平衡 形式发生突然改变

构件应有足够的保持原有平衡状态的能力 (足够的稳定性)

工程力学

二、课程内容· 分析并确定构件所受各种外力的大小和方向。 · 研究外力作用下构件的内部受力、变形、失效 的规律。 · 提出保证构件具有足够强度、刚度和稳定性的 设计准则和方法。

工程力学

第一章· 物体的受力分析

静力学基本概念与 物体受力分析

将研究对象从周围物体中分离出来，作为受力体 分析所受力，作出受力图。FBFB

A

C

分析 BC 杆的受 力，作出受力图

FC

工程力学

· 力系的简化 1.力系等效 作用在刚体上的力系用另一力系代替而不改变对 刚体的作用效应。 2.力系的简化 用最简单的力系等效代替复杂的力系。FBB

FAA BA

FA

FB

工程力学

· 力系的平衡条件 刚体处于平衡状态时作用于刚体上的力系应满足的条件。

F F

x

0 0F1

y

y

F2

xF3

工程力学

· 力系的平衡条件 刚体处于平衡状态时作用于刚体上的力系满足的条件。

Fx 0 Fy

y

0

求F1、F2F1F2

根据平衡条件可求出作用 在平衡刚体上的未知力。

xF3

工程力学

§1-1一、刚体的概念在力的作用下不变形的物体。

静力学基本概念

二、平衡的概念物体相对惯性参考系静止或作匀速直线平移。

三、力和力系的概念1.力 物体间相互的机械作用。 2.力的作用效应 外效应(运动效应) 内效应(变形效应) 3.力的三要素 力的大小 力的方向

力的作用点

工程力学

力是矢量具有一方向的带 箭头的线段表示力

力的方向指静止质点在力 作用下开始运动的方向 线段的方向和箭头 的指向表示力的方向

线段的起点或终 点表示力的作用点 力的作用点是物 体相互作用位置的抽 象化

线段长度表示力的大小 力的大小反映物体间相互作 用的强度(力的国际单位:N,工 程单位:kgf)

工程力学

§1-2一、二力平衡公理

静力学公理

作用在刚体

上的两个力，平衡的充分与必要条件： 两个力的大小相等、方向相反、作用在一直线上。F F F F

1. 对于变形体，以上为必要而非充分条件。FF FF

工程力学

2. 二力构件 在二力作用下平衡的构件。F

二力构件是否一定是直杆?F

· 二力必等值反向共线 由二力平衡的必要条件等值共线反向证明F

F

工程力学

· 二力作用线必沿二力作用点的连线 由二力平衡的必要条件共线证明FFB BFB

A

C

F FCC