工程力學課件
工程力學涉及眾多的力學學科分支與廣泛的工程技術領域，是一門理論性較強、與工程技術聯系極為密切的技術基礎學科，下面下班為大家帶來工程力學課件，供大家參考！
工程力學課件1
約束與約束反力
【目的與要求】
1 、 使學生對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、三力構件的約束反力的畫法。
【重點、難點】
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：在空間運動，其位移不受任何限制的物體。
非自由體：在空間運動，其位移受到某些方面任何限制的物體。
主動力：約束反力以外的其他力
約束 ——對非自由體某個方向的移動期限制作用的周圍物體。
約束反力（約束力）——約束對被約束物體作用的力。
約束反力的特點——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.實例
2.約束反力的特點：（拉力）
大小:待定
作用點；連接點
方向：柔索對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.實例
約束反力的特點（FN）
大小：待定
方向：沿著接觸面的公法線指向物體內部。
作用點：接觸點
三、光滑鉸鏈約束
1.固定鉸支座
1）實例
2）反力特點：(Fx,Fy) 大小：待定
方向：互相垂直的二分力
作用點：鉸鏈轉動中心
2.可動鉸支座
1）實例
方向：垂直于支撐面
作用點：鉸鏈轉動中心
3.中間鉸鏈
1）實例
2）反力特點 大小：待定。
方向：互相垂直的二分力。
作用點：鉸鏈轉動中心。
四.光滑球鉸鏈約束(Fx,Fy,Fz)
1.實例
2.約束及反力特點
1）約束特點：通過球與球殼將構件連接，構件可以繞球心任意轉動，但構件與球心不能有任何移動．
2）約束力：當忽略摩擦時，球與球座亦是光滑約束問題
3）約束力通過接觸點,并指向球心,是一個不能預先確定的空間力.可用三個正交分力表示．
【小結】
1 、本節課詳盡地介紹了工程中常見的各種約束 構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和 區別是本節課的難點，
3 、應通過扎實的練習，熟練掌握工程中常見的各種 約束及約束反力的正確畫法 。
工程力學課件2
知識與技能
1、掌握力學的基本概念和公理。
2、熟練運用各個力學公理。
教學重點難點
靜力學公理的運用。
教學過程
所謂公理就是無需證明就為大家在長期生活和生產實踐中所公認的真理。靜力學公理是靜力學全部理論的基礎。
公理一 二力平衡公理
作用于同一剛體上的兩個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
此公理給出了作用于剛體上的最簡力系平衡時所必須滿足的條件，是推證其它力系平衡條件的基礎。在兩個力作用下處于平衡的物體稱為二力體，若物體是構件或桿件，也稱二力構件或二力桿件簡稱二力桿。
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，并不改變原力系對剛體作用效應。
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任意一點，而不改變該力對剛體的效應。
證明：設力F作用于剛體上的點A，如圖1-2所示。在力F作用線上任選一點B，在點B上加一對平衡力F1和F2，使 F1= F2=F
則F1、F2、F構成的力系與F等效。將平衡力系F、F2減去，則F1與F等效。此時，相當于力F已由點A沿作用線移到了點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的兩個力可以合成為作用于該點的一個合力，它的.大小和方向由以這兩個力的矢量為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線來表示。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兩個力的合力等于這兩個力的矢量合。
在求共點兩個力的合力時，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a作矢量ab代表力F1，然后從b的終點作bc代表力F2，最后連起點a與終點c得到矢量ac,則ac就代表合力矢FR。分力矢與合力矢所構成的三角形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
剛體受同一平面內互不平行的三個力作用而平衡時，則此三力的作用線必匯交于一點。
證明:設在剛體上三點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，根據力的可傳性，將力F1和F2移至匯交點O，根據力的可傳性公理，得合力FR1，則力F3與FR1平衡，由公理一知，F3與FR1必共線，所以力F1的作用線必過點O。
公理四 作用與反作用公理
兩個物體間相互作用力，總是同時存在，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物體上。
物體間的作用力與反作用力總是同時出現，同時消失。可見，自然界中的力總是成對地存在，而且同時分別作用在相互作用的兩個物體上。這個公理概括了任何兩物體間的相互作用的關系，不論對剛體或變形體，不管物體是靜止的還是運動的都適用。應該注意，作用力與反作用力雖然等值、反向、共線，但它們不能平衡，因為二者分別作用在兩個物體上，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，若將此變形體視為剛體（剛化），則其平衡狀態不變。
此原理建立了剛體平衡條件與談形體平衡條件之間的關系，即關于剛體的平衡條件，對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。可見，剛體的平衡條件對于變形體的平衡來說只是必要條件而不是充分條件。
板書設計
1、公理一：二力平衡公理
作用于同一剛體上的兩個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，并不改變原力系對剛體作用效應。
3、公理三:力的平行四邊形法則
作用于物體上同一點的兩個力可以合成為作用于該點的一個合力，它的大小和方向由以這兩個力的矢量為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線來表示。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兩個力的合力等于這兩個力的矢量合。 4、公理四 作用與反作用公理
兩個物體間相互作用力，總是同時存在，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物體上。
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