河海大学工程力学第2章力学基本知识(编辑修改稿)

河海大学工程力学第2章力学基本知识(编辑修改稿)内容摘要：

为 力偶矩矢。  F,FM   FrFrF,FM BAo   力偶对任意一固定点的矩等于其中的两个力对该点的矩的代数和。 BArBrArd O n FrBA    Frr BA  ndF  力偶矩矢与矩心无关。 41 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 第 2章 力学基本知识 力偶 力 偶 矩 和 力 偶 矩 矢 力偶三要素： 所以空间问题中，力偶矩应该用矢量即力偶矩矢表示。 而平面力偶可以用一个代数量表示。 平面力偶可以看作是空间力偶的特殊情形。 A B FFd 转向 符合右手螺旋定则。 大小 为 M=Fd； 力偶作用面 是指两个力所决定的平面。 42 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 第 2章 力学基本知识 力偶 1. 独立性 和力一样是独立的力学量，力偶只能用力偶来等效，不可能用一个力等效一个力偶。 2. 可移性 力偶是自由矢量，可在刚体内任意移动。 （力是滑动矢量，只能沿作用线移动） 3. 等效性 若不改变力偶方向及 Fd的数值，力的大小、间距、作用位置、力的方向均可作相应改变。 = = 力 偶 的 性 质 43 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 第 2章 力学基本知识 力偶 力偶的等效定理 共面的两个力偶，如果力偶矩大小相等、符号相同，则两个力偶等效。 力 偶 的 性 质 第 2章 力学基本知识 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 力 与力系 静 力学基本公理 力的投影与力沿坐标轴的分力 力偶 物体的受力分析 和受力图 约束和约束反力 结构的计算简图 力矩 45 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 自由体与非自由体 自由体 在空间能向一切方向自由运动的物体。 非自由体 当物体受到其他物体的限制 ， 而不能 沿某些方向运动时 ， 即称为非自由体。 主动力与被动力 主动力 能主动改变物体运动运动状态的力。 如重力 、 水压力 、 土压力 、 风压力等。 被动力 在主动力的作用下才能存在的力。 如摩擦力。 约 束 的 概 念 F46 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 约束 周围物体对非自由体某些位移的限制作用称为 约束 ， 也经常把限制非自由体运动的物体称为 约束。 约束反力 约束施加于被约束物体上的力。 如右图中的力 ， 其大小通常是未知的 ， 方向与约束所能限制的运动方向相反。 TFTFF 约束 被约束物体 F 约 束 的 概 念 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 47 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 48 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 柔体约束 工 程 中 常 见 的 约 束 由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束。 由于柔索只能承受拉力，所以柔索给予被约束物体的约束力作用于 接触点 ，方向 沿柔索中心线 而背离物体，对受力物体是 拉力。 A A 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 FT1 FT2 49 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 柔体约束 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 50 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 柔体约束 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 51 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 2 、光滑面约束 具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）。 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 公切线 公切线公法线 FN 52 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 2 、光滑面约束 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 光滑接触面约束对非自由体的约束力 ， 作用在接触处 ， 方向沿接触处公法线并指向受力物体 ， 对受力物体是压力 ， 通常用FN表示。 53 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 2 、光滑面约束 B A Ｃ D FG FNA FNB FNC FW A B C O FNA FNB 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 光滑接触面约束对非自由体的约束力 ， 作用在接触处 ，方向沿接触处公法线并指向受力物体 ， 对受力物体是压力 ，通常用 FN表示。 54 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 光滑铰链约束 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 约束简图 55 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 FCx FCy C θ FC C 光滑铰链约束 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 构件 销钉 接触点 只限制物体沿圆柱形径向的运动 ， 不限制其轴向和绕轴线的转动 ，属 光滑面约束 ， 约束反力 方位 垂直于销钉轴线 ， 指向不定。 FN 56 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 光滑铰链约束 铰 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 57 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 固定铰支座 工 程 中 常 见 的 约 束 将构件用圆柱形光滑销钉与固定支座连接，该支座就成为固定铰支座。 只限制物体沿圆柱形径向的运动，不限制其轴向和绕轴线的转动。 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 58 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 固定铰支座 约束简图 59 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 固定铰支座实质是 光滑面约束 ， 约束反力 方位垂直于销钉轴线，指向不定， 可表示为一个未知角度和一个未知大小的力，但常用方法是将其表示为两个互相垂直的力。 固定铰支座  FA A FAx FAy A 60 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 辊轴支座 （ 活动铰支座 ） 在固定铰支座与光滑固定面之间装有辊轴而成。 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 61 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 实际工程中 ， 相当于辊轴支座的约束形式有很多 ，但是其功能一般是阻止物体与支座连接处向着支承面或离开支承面的运动 ,其约束力 通过销钉中心 ， 垂直于支承面 ， 指向不定 (即可能是压力或拉力 ）。 辊轴支座 （ 活动铰支座 ） 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 辊轴支座 约束简图及反力 FA A 62 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 辊轴支座 （ 活动铰支座 ） 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 63 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 径向轴承 （ 向心轴承 ） 径向轴承是转轴的约束 ， 它允许转轴转动 ， 但限制转轴在垂直于轴线的任何方向的移动。 —— 属 光滑面约束 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 64 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 径向轴承限制转轴在垂直于轴线的任何方向的移动 ， 其实质是光滑面约束 ， 约束力可用 两个相互垂直的分力 来表示。 径向轴承 （ 向心轴承 ） 工 程 中 常 见 的 约 束 第 2章 力学基本知识 约束和约束反力 FN Fx Fz 65 水 利 土 木 工 程 学 院 工 程 力 学 课 程 组 径向轴承 （ 向心轴承 ）。