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会计学工程上的设备都是由构件组成的,构件能够在外力作用下安全可靠地工作,需要满足以下力学条件:1.强度:构件抵抗破坏的能力2.刚度:构件抵抗变形的能力3.稳定性:构件保持原有平衡形态能力构件——力学模型——外力——变形——强度、刚度、稳定性——设计校核组成设备的构件几何形状多种多样,从几何特征上来看可以分成杆、板、块,授课中以杆件为模型。第一章物体的受力分析和平衡方程第一节静力学基本概念一.力的概念及作用形式力是物体间相互的机械作用。力按作用方式可分为体积力(分布在物体内部各点,如重力和磁力)和表面力(分布在物体表面上的力,如风力、水压力);当力的作用面积很小时,可以认为作用在一点上,称为集中力。当力的作用范围比较大时称为分布力。力的三要素:大小,方向,作用点。二.刚体的概念力的作用下不发生变形的物体称为刚体。针对刚体概念有以下三点需要注意:刚体是一个科学研究中的理想化的模型,任何物体在受力后都会发生变形。当变形相对物体自身尺寸很小的情况下,可以忽略变形,将其简化为刚体。当我们研究物体受力后的变形时,即变形是我们的研究对象时,就不能将物体简化为刚体。静力学中只研究受力分析和平衡,不研究变形问题,本章中讨论的物体均可看做刚体。三.平衡的概念物体相对于地球静止或做匀速直线运动,称该物体处于平衡状态,作用于其上的力系称为平衡力系。二力平衡原理(等值、反向、共线)二力构件和二力杆(两个力的作用线必在两个作用点的连线上)加减平衡力系原理:在作用于刚体的任何一个力系上,加上或减去任一平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用效果。推论:力的可传性原理:作用于刚体上的力,可以沿其作用线滑移,而不改变对刚体的作用效果。四.作用和反作用定律任何两物体间的相互作用力总是成对出现,并且等值、反向、共线,分别同时作用在两个物体上注意:作用力和反作用力同平衡力的区别第二节约束和约束反力有关基本概念凡能主动引起物体运动状态改变或使物体运动状态有改变趋势的力称为主动力。工程上常把主动力称为载荷;能在空间不受限制任意运动的物体称为自由体;如果在某个方向运动受到限制,称为非自由体;限制非自由体运动的物体称为约束;约束给物体的作用力称为约束反力;约束反力的特性:(1)被动力(2)约束反力的大小取决于施加于非自由体上的主动力的大小;方向与它所阻碍的非自由体运动方向相反;作用点是非自由体与物体的接触点。1、柔性体约束(柔索约束)//2、光滑接触面约束/3、圆柱铰链约束3、圆柱铰链约束(1)固定铰支座固定铰支座的几种表示:/(2)可动铰支座4、固定端约束//例:分别画出圆及杆AB的受力图。画受力图的基本步骤:确定反力的方向时,可借助于以下各点:例1曲柄冲压机的受力分析例3连接在钢柱上的支架,上面铺设三根管道,试画出整体及各构件的受力图。例4已知刚架自身重力不计,AC上作用载荷P,画出AC、BC及刚架整体的受力图思考题如图所示,各物体处于平衡,试判断各图中所画受力图是否正确?原因何在?力矩的特点:1、力F对O点之矩不仅取决于力的大小,同时还与矩心的位置有关;2、力F对任一点之矩,不会因该力沿其作用线移动而改变,因为此时力臂和力的大小均未改变;3、力的作用线通过矩心时,力矩等于零;4、互相平衡的二力对同一点之矩的代数和等于零;5、作用于物体上的力可以对物体内外任意点取矩计算。二、力偶与力偶矩力偶矩的单位:牛顿米(N·m)或千牛顿米(kN·m)(2)平面力偶的等效定理在同一平面内的两个力偶,只要它们的力偶矩大小相等、转动方向相同,则两力偶必等效。平面力偶系的合成结果为一合力偶,合力偶矩等于各已知分力偶矩的代数和。RA的方位不定。但根据力偶只能与力偶相平衡的性质,可知力RA必与力RB组成一个力偶,即RA=-RB,RA和RB的指向假设如图。小结(5)平面力偶系的平衡方程是例:图示重物重为Q=30kN,由绳索AB、AC悬挂,求AB、AC的约束反力。4、简化的解析法1).取研究对象-------力系的汇交点A一、平面一般力系的简化讨论:主矢=ΣFi其大小④=0,MO=0,原力系为一平衡力系。.例1梁AB,长L=6m,A、B端各作用一力偶,m1=15kN.m,m2=24kN.m,转向如图所示,求支座A、B的反力。例2直杆AB与弯杆BC铰接,已知AB杆上有一力偶矩为M的力偶作用,各杆重力不计。求支座A、C处的约束反力。例3刚架所受荷载、尺寸及支承情况见图,求支座A及B处的反力。例4悬臂梁AB作用有均布荷载q,在自由端还受一集中力和一力偶矩为m的力偶作用,梁长度为L。求固定端A的约束反力。T2、平衡方程的其它形式例7:图示构架,P=1kN,AE=BE=CE=