化工設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)ppt課件(已修改)
2025-01-16 22:42 本頁面
【正文】 化工設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ) 第一講 ? 本章 的任務(wù) 1．構(gòu)件的受力分析 構(gòu)件的受力分析主要研究構(gòu)件的受力情況及平衡條件，進(jìn)行受力大小的計(jì)算。其研究的構(gòu)件是處于平衡狀態(tài) 下的構(gòu)件。 2．構(gòu)件的承載能力分析 構(gòu)件的承載能力是指構(gòu)件在外力作用下的 強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。 第一節(jié) 物體的受力分析及其平衡條件 第二 節(jié) 軸向拉伸與壓縮 第三節(jié) 剪切與圓軸的扭轉(zhuǎn) 第四節(jié) 直梁的彎曲 第五節(jié) 壓桿穩(wěn)定 第一節(jié) 物體的受力分析 一 、 力的概念和基本性質(zhì) 二 、物體的受力分析和受力圖 三 、力矩和力偶 四 、平面力系的平衡方程 一、力的概念與基本性質(zhì) 力 –力是物體間的相互機(jī)械作用 –力對(duì)物體作用效應(yīng) 外效應(yīng)：使物體的 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 發(fā)生改變； 內(nèi)效應(yīng)：使物體的 形狀 發(fā)生改變 剛體 –在力的作用下，其物體內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變（ 或永不發(fā)生變形 ） –剛體是靜力學(xué)中對(duì)物體進(jìn)行分析所簡化的力學(xué)模型 –注意：本節(jié)以剛體為研究對(duì)象，只討論力的 外效應(yīng)。 力的大小 。表示物體間相互機(jī)械作用的強(qiáng)弱程度。單位：牛頓 (N)或千牛頓 (kN)。 力的方向 。表示力的作用線在空間的方位和指向。 力的作用點(diǎn) 。表示力的作用位置。 以上稱為 力的三要素 。 力的三要素中任意一個(gè)改變，力的作用效果將改變 如：扳手?jǐn)Q螺絲，推磨 決定力的作用效果的因素 力可以用一個(gè) 矢量 表示 。 如圖所示 ， 矢量的模按一定的比例尺表示力的大??；矢量的方位和指向表示力的方向；矢量的起點(diǎn)(或終點(diǎn) )表示力的作用點(diǎn) 。 力的矢量表示 A B F 力的出現(xiàn)形式 （ 1）集中力 集中作用在很小面積上的力，一般可以近似地把它看成作用與某一點(diǎn)上。以 F表示 單位： N 或 kN （ 2）分布載荷 連續(xù)分布在一定面積或體積上的力 用 q表示，單位： N/m kN/m 平衡定義： –物體相對(duì)于慣性參考系處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 –建立在地球上，并相對(duì)于地球不動(dòng)的參考系稱為慣性參考系。 平衡力系： –一個(gè)物體受某力系作用而處于平衡，則此力系稱為 平衡力系 。 –力系成為平衡力系而需要滿足的條件稱為 平衡條件 。 作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是：這兩個(gè)力 大小相等、方向相反、沿同一條直線。 此公理提供了一種最簡單的平衡力系。對(duì)于 剛體 此條件是充要條件，但對(duì) 變形體只是必要條件而不是充分條件。 只受兩個(gè)力作用而平衡的構(gòu)件，叫 二力構(gòu)件 。 公理 1 二力平衡公理 F F39。 A B 二、力的基本性質(zhì) 只有兩個(gè)力作用下處于平衡的物體 二力構(gòu)件 不是二力構(gòu)件 公理 2 力的平行四邊形規(guī)則 作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力 ， 可以合成為一個(gè)合力 。 合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn) ， 合力的大小和方向 ， 由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定 。 或者說 ， 合力矢等于這兩個(gè)力矢的幾何和 ， 即 R 1 2??F F F221 2 1 22F F F F CO S ???212ta n F S I NF F CO S?????該公理說明了力的可加性，它是力系簡化的依據(jù)。 如圖 22所示， F即為 F1和 F2的合力。 F的大小可以由 余弦定理 計(jì)算， F的方向可以用它與 F1(或 F2)之間的夾角 α(或 β)來表示。 F= 力的平行四邊形公理是力系合成的依據(jù)，也是力分解的法則，在實(shí)際問題中，常將合力沿兩個(gè)互相正交的方向分解為兩個(gè)分力，稱為合力的正交分解。 A F1 FR F2 在作用于剛體上的已知力系上，加上或去掉任意個(gè)平衡力系，不改變原力系對(duì)剛體的作用效果。 該公理是力系簡化的理論依據(jù)。 公理 3 加減平衡力系公理 作用在剛體上的力可沿其作用線任意移動(dòng) ，而不改變該力對(duì)剛體的作用 。 作用于剛體上的力的三要素為： 大小、方向、作用線。 作用于剛體上的力是： 滑動(dòng)矢量。 推論 1 力的可傳性原理 A F B A B F F1 F2 A B F2 = = 作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力 ， 若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn) ， 則此三力必在同一平面內(nèi) ， 且第三個(gè)力的作用線通過匯交點(diǎn) 。 說明不平行三力平衡的必要條件 ， 即：三力平衡必匯交 。 三力匯交不一定平衡 。 推論 2 三力平衡匯交定理 F1 F2 A B C F3 公理 4 作用與反作用公理 兩物體間相互作用的作用力和反作用力總是同時(shí)存在，大小相等，方向相反，沿同一直線，分別作用在這兩個(gè)物體上。 它是受力分析必需遵循的原則。 自由體： 非自由體： 約束： 約束反力： 主動(dòng)力： 可以任意運(yùn)動(dòng)（獲得任意位移）的物體。 不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體 。 約束對(duì)被約束體的反作用力， 方向與所能限制的物體運(yùn)動(dòng)方向相反 由周圍物體所構(gòu)成的、限制非自由體 位移的條件。 （ 這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束。） 約束力以外的力。 二、受力圖 ? 1．約束及約束反力 ?(1) 柔性約束： 柔性約束產(chǎn)生的約束反力，通過接觸點(diǎn)沿著柔體的中心線背離被約束物體 (2)光滑面約束 ： 光滑面約束反力的方向是通過接觸點(diǎn)并沿著公法線，指向被約束的物體。 （ 3）鉸鏈約束： 固定鉸鏈約束 、 活動(dòng)鉸鏈約束 (4)固定端約束 柔性約束 （ 柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束 ） ： 約束力只能是沿柔性體自身的拉力 工程中常見的幾種類型的約束 A FT1 FT2 柔性約束實(shí)例 理想光滑接觸面約束 約束反力是沿接觸處的公法線且指向物體的壓力 光滑接觸面約束實(shí)例 光滑圓柱鉸鏈 (1)活動(dòng)鉸鏈支座 （ 滾動(dòng)支承） 反力作用線過鉸鏈中心且垂直于支承面，指向待定 N N N Nx (2) 固定鉸鏈支座： 約束反力 RA，過鉸鏈中心。大小和方向待定，用 XA、 YA表示 N Ny FA FAx FAy FAx FAy 中間鉸 C FCy FCx （ 3）中間鉸： 約束力可與固定鉸同樣表示 中間鉸實(shí)例 A B R? R?xR?yR?xR?yR?( a ) ( b ) ( c ) ( d )光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例 R 固定端約束： 限制了平面內(nèi)可能的運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)） 2．受力圖畫法 （ 1）把研究對(duì)象分離出來，畫出簡圖 （ 2）畫主動(dòng)力 （ 3）畫約束反力 例 2． 1 重量為 G的小球放置在光滑的斜面上，并用一繩拉住，如圖 29(a)所示。試畫小球的受力圖。 解 ①以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，解除斜面和繩的約束，畫出分離體。 ② 畫主動(dòng)力。小球受重力 G，方向鉛垂向下，作用于球心 O。 ③畫出全部約束反力。小球受到的約束有繩和斜面。繩為柔性約束，其約束反力 T作用在 C點(diǎn)， 沿繩索背離小球 ；小球與斜面為光滑接觸，斜面對(duì)小球的約束反力 NB作用在 B點(diǎn)， 垂直于斜面 (沿公法線方向 )，并指向球心 O點(diǎn)。小球受力圖見圖 2— 9 (b)。 例 2． 2 如圖 210(a)所示，水平梁 AB用斜桿 CD支撐， A、 D、 C三處均為圓柱鉸鏈聯(lián)接。水平梁的重力為 G，其上放置一個(gè)重為Q的電動(dòng)機(jī)。如斜桿 CD所受的重力不計(jì)，試畫出斜桿 CD和水平梁 AB的受力圖。 解 ①斜桿 CD的受力圖。如圖 210(b)所示，將斜桿解除約束作為分離體。該桿的兩端均為圓柱鉸鏈約束，在不計(jì)斜桿自身重力的情況下，它只受到桿端兩個(gè)約束反力 Rc和 RD作用而處于平衡狀態(tài)，故 CD桿為二力桿。根據(jù)二力桿的特點(diǎn)，斜桿兩端的約束反力 Rc和 RD的方位必沿兩端點(diǎn) C、 D的連線且等值、反向。又由圖可斷定斜桿是處在受壓狀態(tài)，所以約束反力 Rc和 RD的方向均指向斜桿。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1