工程力學(xué)2/6/20231認(rèn)真預(yù)習(xí)，認(rèn)真聽講；敢于提問，敢于回答；及時(shí)復(fù)習(xí)，及時(shí)答疑；獨(dú)立思考問題；獨(dú)立完成作業(yè)。如何學(xué)好工程力學(xué)2/6/202321.力的定義

力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。確定力的必要因素2.力的三要素大小

方向作用點(diǎn)工程力學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容——力3.力的單位—在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓(N)1N=1千克?米/秒2（kg?m/s2)。2/6/20233

力的作用效果工程力學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容——力（1）使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變——運(yùn)動(dòng)效應(yīng)或外效應(yīng)，如位置、速度、加速度等（理力）；（2）使物體發(fā)生變形——變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)（材力）2/6/202356、力系：同時(shí)作用于同一物體上的一群力，稱為力系

平面力系空間力系匯交力系力偶力系平行力系任意力系平面匯交力系平面力偶力系平面平行力系平面任意力系空間匯交力系空間力偶力系空間平行力系空間任意力系工程力學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容——力2/6/20236剛體是一種理想的力學(xué)模型。

一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。剛體——在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體。或者在力的作用下，任意兩點(diǎn)間的距離保持不變的物體。工程力學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容——?jiǎng)傮w2/6/20237

所謂物體的平衡就是指物體相對(duì)于周圍物體保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

在一般的工程技術(shù)問題中，就是指物體相對(duì)于地球的平衡，特別是指相對(duì)于地面的平衡。要使物體保持平衡狀態(tài)，作用于物體上的一群力（稱為力系）要滿足一定的條件，這些條件稱為力系的平衡條件。

工程力學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容——平衡2/6/20239等效力系——對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。平衡力系——能使物體維持平衡的力系。合力——在特殊情況下，能與一個(gè)力系等效的一個(gè)力平衡力——滿足平衡條件的力系中，其中任意一個(gè)力為其余力的平衡力。工程力學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容——其它概念2/6/202310

靜力學(xué)：主要研究物體受力分析和力系簡(jiǎn)化的方法以及受力物體平衡時(shí)作用力所應(yīng)滿足的條件。（力、力矩）運(yùn)動(dòng)學(xué)：只從幾何角度來研究物體的運(yùn)動(dòng)。（位移、速度、加速度、角度、角速度、角加速度）動(dòng)力學(xué)：研究受力物體的運(yùn)動(dòng)和作用力之間的關(guān)系。工程力學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容——分部

機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生和變化的原因在于“力”，所以理論力學(xué)將原因“力”和結(jié)果“運(yùn)動(dòng)”分開單獨(dú)進(jìn)行研究，獲得靜力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)，而研究原因和結(jié)果之間內(nèi)在的聯(lián)系獲得動(dòng)力學(xué)。2/6/202311工程力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史（中國(guó)篇）張衡－渾天儀、地動(dòng)儀張衡(公元78—139年)，字平子，南陽西鄂人(今河南省南陽市石橋鎮(zhèn)夏村)，曾任尚書和河間相等職。我國(guó)東漢時(shí)期偉大的科學(xué)家、文學(xué)家。張衡對(duì)中國(guó)古代的天文學(xué)、地震學(xué)和機(jī)械力學(xué)作出了杰出的貢獻(xiàn)，制造了大型儀器――“水運(yùn)渾象”和“候風(fēng)地動(dòng)儀”，準(zhǔn)確地報(bào)告了西方千里之外發(fā)生的地震。這標(biāo)志著人類開始了用儀器記錄研究地震的新紀(jì)元。傳說他的機(jī)械制造水平很高，被尊稱為“木圣”。2/6/202313指南車根據(jù)《西京雜記》記載，漢代皇帝的輿架中就列有指南車?？梢?，指南車最遲在西漢時(shí)代就出現(xiàn)了，東漢的張衡曾重新制造過，但由于戰(zhàn)亂也流失了。到了三國(guó)時(shí)期，著名的機(jī)械制造家馬鈞又重新設(shè)計(jì)、制造指南車，被人譽(yù)為“天下之巧”。后人中，南北朝的祖沖之、姚興，唐朝的金公立等都曾經(jīng)制造過指南車，但都沒有留下有關(guān)指南車內(nèi)部構(gòu)造的記載。直到宋代吳德仁在宋徽宗大觀元年（1107），燕肅在宋仁宗天圣五年（1027），又先后制造了指南車。工程力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史（中國(guó)篇）2/6/202314李春－趙州橋趙州橋又名安濟(jì)橋，建于隋大業(yè)(公元605-618)年間，是著名匠師李春建造。橋長(zhǎng)64.40米，跨徑37.02米，是當(dāng)今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。工程力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史（中國(guó)篇）2/6/202315工程力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史2/6/202317工程力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史2/6/202318工程力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史2/6/2023191.為后續(xù)課進(jìn)行準(zhǔn)備。理論力學(xué)是所有力學(xué)課程的基礎(chǔ)。2.獲得自學(xué)、表達(dá)等能力。培養(yǎng)正確的分析問題和解決問題的能力。3.工程中的某些問題可以直接運(yùn)用理論力學(xué)來解決。工程力學(xué)的學(xué)習(xí)目的2/6/2023211、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個(gè)力的作用位置和方向，并畫出物體的受力圖。2、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）：用一個(gè)簡(jiǎn)單力系等效代替一個(gè)復(fù)雜力系。3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平衡條件，并應(yīng)用這些條件解決靜力學(xué)實(shí)際問題。靜力學(xué)研究的主要問題2/6/202322公理一(二力平衡公理)

要使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。作用線共線，作用于同一個(gè)物體上。第一節(jié)靜力學(xué)基本公理F1F22/6/202323

作用于物體上任一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個(gè)力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對(duì)角矢來表示。即，合力為原兩力的矢量和。矢量表達(dá)式：F1F2R第一節(jié)靜力學(xué)基本公理公理三(力的平行四邊形法則)2/6/202325F1R公理三(力的平行四邊形法則)F2yxFFxFy第一節(jié)靜力學(xué)基本公理2/6/202326約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力。自由體：位移不受限制的物體叫自由體。

非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：對(duì)非自由體的某些位移預(yù)先施加的限制條件稱為約束。①大小常常是未知的；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；③作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束反力特點(diǎn)：第二節(jié)約束與約束力2/6/2023291、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束柔索只能受拉力，又稱張力.用FT表示．第二節(jié)約束與約束力FT2/6/2023301、由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束柔索只能受拉力，又稱張力.用T表示．第二節(jié)約束與約束力繩索皮帶——鏈條2/6/202331第二節(jié)約束與約束力SABSCDS’ABS’CDSBASDCS’BAS’DC2/6/2023322、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束）第二節(jié)約束與約束力NN2/6/2023332、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束）第二節(jié)約束與約束力齒輪傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)只限制物體沿公法線趨向于支承面方向的運(yùn)動(dòng)2/6/202334第二節(jié)約束與約束力FRFR’2/6/2023352、具有光滑接觸面（線、點(diǎn)）的約束（光滑接觸約束）第二節(jié)約束與約束力方位：沿接觸處的公法線指向：指向物體（物體受壓）ABCFNAFNBFNC2/6/2023363、光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座等）（1）徑向軸承（向心軸承）第二節(jié)約束與約束力FxFy2/6/202337

（2）光滑圓柱鉸鏈（連接鉸鏈）第二節(jié)約束與約束力FxFy2/6/202338第二節(jié)約束與約束力約束特征：只限制物體沿圓柱形徑向的運(yùn)動(dòng)。不限制其軸向和繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)?！獙俟饣婕s束固定鉸鏈或鉸支座FRFRFxFy約束反力特征：方位沿銷釘?shù)膹较蛑赶蛑赶虿欢ǎ俣▋苫ハ啻怪狈至浚?/6/202339鉸活支鉸鏈或中間鉸銷釘ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB2/6/202340（3）固定鉸支座AFAxFAyA第二節(jié)約束與約束力2/6/202341（4）可動(dòng)鉸支座AAARA第二節(jié)約束與約束力2/6/2023424、止推軸承AFAyFAx第二節(jié)約束與約束力5、鏈桿約束ACBFAFBABABFAFB2/6/202343

雙鉸鏈剛桿連桿（鏈桿約束）鏈桿：①兩端用光滑鉸鏈與其它物體連接的剛桿；②不計(jì)自重；③桿上無其它主動(dòng)力作用。鏈桿約束的特點(diǎn)：只限制物體沿桿軸線方向的運(yùn)動(dòng)。約束反力的特點(diǎn)：方位：指向：沿鏈桿的軸線方向（或兩鉸鏈的連線方向）；指向不定（通常假定）。2/6/202344鏈桿約束簡(jiǎn)圖鏈桿約束反力鏈桿——二力桿DCDCBAFCFDFCFDABCP？請(qǐng)問AC、BC桿是否為二力桿2/6/2023451、確定研究對(duì)象，并解除其全部約束,畫出分離體的圖形（草圖）。2、對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析：將主動(dòng)力和約束反力用力矢量表示在研究對(duì)象的計(jì)算簡(jiǎn)圖上。先畫主動(dòng)力，后加約束反力約束反力一般未知方向?大小?作圖時(shí)確定，箭頭指向可假定通過解平衡方程獲得*一般為接觸力場(chǎng)力第三節(jié)物體的受力分析和受力圖2/6/202346例題一ABF1F1F2F2FAxFAyNB2/6/202347EW1AFAEFW1FFFE例題二2/6/202348ABECDFWABECDWTENAND例題三2/6/202349AFBqFqABRBFAyFAx荷載集中荷載：分布荷載：荷載的作用范圍很小，可忽略不計(jì)。荷載作用在整個(gè)物體或某一部分上。

荷載集度：物體單位體積、單位面積、單位長(zhǎng)度上所承受的荷載。例題四2/6/202350第二節(jié)約束與約束力2/6/202351第三節(jié)物體的受力分析和受力圖2/6/202352第三節(jié)物體的受力分析和受力圖2/6/2023532、確定研究對(duì)象，畫出分離體的圖形。3、畫主動(dòng)力4、如果有已經(jīng)畫好受力圖的分離體，則將其對(duì)本分離體的作用力按照作用力反作用力公理畫出第三節(jié)物體的受力分析和受力圖5、注意同一位置受到同一物體的作用力應(yīng)相同1、檢查是否含有二力構(gòu)件，如果有首先分析二力構(gòu)件6、余下約束按照其特點(diǎn)畫出2/6/202354

如圖所示的三鉸剛架ABCD,自重不計(jì)。分別畫出AC、BC和剛架整體的受力圖。BCRBRCFR/CRAACBC二力桿CAD例題五FADCB2/6/202355RBBCRCFCR/CAERAF整體內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體之間的作用力。外力：系統(tǒng)外其它物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力。RBRAEADCB內(nèi)力不出現(xiàn)在整體的受力圖中。FADCB例題五2/6/202356RBBCRCFCR/CAF整體RBEADCBFADCB例題五RAyRAxRAyRAx2/6/202357PADBC例題六RDRBDCPRDFCyFCXBACRBCDACFAyFAXF/CxF/CyFAyFAXPADBC整體2/6/202358RDRBDCPRDFCyFCXBACRBCDACFAyFAXF/CxF/CyFAyFAXqqPADBCqPADBCq例題七整體2/6/202359AABCPBCPACBP例題八2/