工程力学(项目模块一)
工程力学-工程中的力学
洛 阳 职 业 技 术 学 院
第一单元 静力学分析基础
模块一 工程中的力学
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一、力学发展史
一、力学发展史
墨子，东周春秋末期战国初期宋国人。 他是墨家学派的创始人，也是战国时期著名 的思想家、教育家、科学家、军事家。 墨子是中国历史上唯一一个农民出身的 哲学家，墨子创立了墨家学说，墨家在先秦 时期影响很大，与儒家并称“显学”。以兼 爱为核心，以节用、尚贤为支点。墨子在战 国时期创立了以几何学、物理学、光学为突 出成就的一整套科学理论。对运动、力等力 学概念有较深刻的影响。
若构件在三个方向上具有同一量级的尺寸，
则称为块。
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四、力的基本概念
力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作 用点。 力的大小反映了物体间相互作用的强弱程度。
力的方向指的是静止质点在该力作用下开始 运动的方向。
力的作用点是物体相互作用位置的抽象化。
当分布力作用面积很小时，为了分 析计算方便起见，可以将分布力简化为 作用于一点的合力，称为集中力。
能减轻或替代人类劳动的工具。
如，内燃机，刨床等。
பைடு நூலகம்内燃机
机构
是具有确定相对运动的构件的组合体。
如，内燃机的凸轮机构，连杆机构。
凸 轮 机 构 连 杆 机 构
若构件在某一方向上的尺寸比其余两个方向
上的尺寸大得多，则称为杆。
若构件在某一方向上的尺寸比其余两个方向上
的尺寸小得多，为平面形状者称为板。
赵州桥 应县木塔
万里长城 都姜堰
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二、力学与现代工程
工程力学所包含的内容极其广泛，本 书所论之“工程力学”主要包含“工程 静力学” 和“材料力学” 两部分。
工程力学第2版课件
中间铰和固定铰支座的约束力过铰链的中心，方向不确定。通 常用正交的分力FNx,FNy表示。
必须指出的是，当中间铰或固定铰约束的是二力构件时，其约
束力满足二力平衡条件，沿两约束力作用点的连线，方向是确定的 。
例如
例1-3 图示结构，分析AB、BC杆的受力。
工程力学 第2版 高职高专 ppt 课件
本课节小结
一、力的基本概念 1.力的定义 力是物体间相互的机械作用。
二、二力平衡公理与二力构件 二力构件—在二个力作用下处于平衡的构件一般称为二力构件 三、加减平衡力系公理与力的可传性原理
力的可传性原理 作用于刚体上某点的力，沿其作用线移动 ，不改变原力对刚体的作用效应。 四、平行四边形公理和三力构件
F2
FR
一点的两个力，可以合成一合力。合力是该 两力为邻边构成的平行四边形的对角线。
CA
F1
2.三力平衡汇交原理 构件在三个互不 F3 平行的力作用下处于平衡，这三个力的作
用线必共面且汇交于一点。
工程力学 第2版 高职高专 ppt 课件
3.三力构件 作用三个力处于平衡的构件称为三力构件。 三力构件三个力的作用线交于一点。若已知两个力的作用线
承面法线方向的运动 。
FN
活动铰支座的约束力过铰链 中心，垂直于支承面，一般按指
FN
向构件画出。用符号FN表示。
例1-5 图示钢架ABCD，试分析其受力。
F
F
B
C
B
C
A
D
A FAxFAy
D FND
课堂练习 分析判断图示构件的约束力画得是否正确? 并改正图中的错误。
模块一构件的静力分析 《工程力学》课后习题解
模块一构件的静力分析任务一刚体的受力分析（P11）一、简答题1．力的三要素是什么?两个力使刚体平衡的条件是什么？答：力的三要素，即力的大小、力的方向和力的作用点。
两个力使刚体处于平衡状态的必要和充分条件：两个力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
2．为什么说二力平衡公理、加减平衡力系公理和力的可传性都只适用于刚体？答：因为非刚体在力的作用下会产生变形，改变力的传递方向。
例如，软绳受两个等值反向的拉力作用可以平衡，而受两个等值反向的压力作用就不能平衡。
3．什么是二力构件？分析二力构件受力时与构件的形状有无关系。
答：工程上将只受到两个力作用处于平衡状态的构件称为二力构件。
二力构件受力时与构件的形状没有关系，只与两力作用点有关，且必定沿两力作用点连线，等值，反向。
4．二力平衡公理和作用与反作用公理都涉及二力等值、反向、共线，二者有什么区别？答：平衡力是作用在同一物体上，而作用力与反作用力是分别作用在两个不同的物体上。
5．确定约束力方向的原则是什么?活动铰链支座约束有什么特点？答：约束力的方向与该约束阻碍的运动方向相反。
在不计摩擦的情况下，活动铰链支座只能限制构件沿支承面垂直方向的移动。
因此活动铰链支座的约束力方向必垂直于支承面，且通过铰链中心。
6．如图1-20所示，已知作用于物体上的两个力F1与F2，满足大小相等、方向相反、作用线相同的条件，物体是否平衡？答：不平衡，平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或匀速直线运动的状态，而图中AC杆与CB杆会运动，两杆夹角会在力的作用下变大。
二、分析计算题1.试画出图1-21各图中物体A或构件AB的受力图（未画重力的物体重量不计，所有接触均为光滑接触）。
2.画出如图1-22所示机构中各杆件的受力图与系统整体的受力图（图中未画重力的各杆件的自重不计，所有接触均为光滑接触）。
任务二平面汇交力系平衡问题的求解（P20）一、简答题1.合力是否一定比分力大？为什么？答：合力不一定比分力大，当物体受力平衡时，合力为零，比分力小。
工程力学模板
工程力学模板工程力学是工程学的基础学科，它研究物体在外力作用下的运动规律和内力分布规律。
工程力学模板是工程力学相关内容的模板，它可以帮助工程师和学生更好地理解和应用工程力学知识。
本文将介绍工程力学模板的基本结构和使用方法，希望能为工程力学学习和实践提供帮助。
一、工程力学模板的基本结构。
1.标题，工程力学模板。
2.摘要，简要介绍工程力学模板的作用和内容，让读者对模板有一个初步的了解。
3.引言，介绍工程力学的基本概念和研究对象，引出工程力学模板的必要性和重要性。
4.正文，依次介绍工程力学模板的各个部分，包括力的平衡、结构的静力分析、弹性力学、材料力学等内容。
5.结论，总结工程力学模板的作用和价值，展望工程力学在工程实践中的应用前景。
二、工程力学模板的使用方法。
1.下载模板，在百度文库或其他相关网站上搜索工程力学模板，下载并保存到本地。
2.编辑模板，使用相应的编辑软件打开模板文件，根据需要进行修改和补充，确保模板符合实际需求。
3.应用模板，将编辑好的模板应用到具体的工程实践中，根据实际情况进行相应的调整和完善。
4.分享模板，如果模板经过实际应用并取得了良好的效果，可以分享给他人，帮助更多的人学习和使用工程力学知识。
三、工程力学模板的注意事项。
1.准确性，模板中的内容应当准确反映工程力学的基本原理和应用方法，避免出现错误和误导。
2.清晰性，模板的结构和内容应当清晰明了，便于读者理解和使用，避免过多的复杂和混乱。
3.实用性，模板应当具有一定的实用性，能够解决实际工程问题，为工程师和学生提供参考和指导。
4.更新性，工程力学知识在不断发展和变化，模板的内容需要及时更新，以反映最新的研究成果和工程实践。
四、工程力学模板的应用范围。
工程力学模板适用于各种工程领域，包括土木工程、机械工程、航空航天工程、电子工程等。
无论是初学者还是专业工程师，都可以通过使用工程力学模板来加深对工程力学知识的理解，提高工程实践的能力。
《工程力学》课程教学大纲
《工程力学》课程教学大纲一、教学目标本课程是新能源科学与工程专业的学科教育平台课程。
工程力学是研究物体机械运动规律以及构件强度、刚度和稳定性等计算原理的科学。
本课程既具有基础性，即为后续课程的学习提供必要的力学知识与分析计算能力；又具有很强的工程应用性，即它为协调新能源技术类的风力发电设备以及光伏发电设备等的安全性和经济性矛盾提供了科学的解决方法。
它集理论与实践于一体，是工程技术人员必修的一门课程，该课程的开设符合应用型本科教育以就业为导向，以能力为本位的教学定位。
通过本课程的学习，学生会初步学会应用静力学的理论和方法去分析和处理力学模型，并应用强度、刚度、稳定性的知识，解决一些简单的工程实际问题；培养用力学的方法提出问题、分析问题、解决问题的能力。
分项教学目标如下（1）知识目标使学生能把简单的工程实际物体抽象为力学模型，并能从简单的物体系统中恰当地选取研究对象，熟练地画出受力图；能熟练运用截面法分析杆件的内力，并能画出内力图；掌握静定杆件在基本变形情况下的应力计算，能对杆件进行强度验算；能对压杆进行稳定性的校核和设计。
（2）能力目标具备对风力发电系统或者光伏发电系统中的具体构件进行简单设计的能力。
（3）素质目标具有良好的工程意识、质量意识与社会责任意识。
三、学时安排课程内容与学时分配表四、课程教学内容与基本要求第一章静力学公理和物体的受力分析教学目的与要求：通过本章的学习，使学生理解静力学所涉及的基本概念、公式及几种典型的约束及其约束性质和约束反力。
掌握物体受力分析，会画受力图。
主要知识点：1.力的基本概念2.力的基本运算3.约束与约束力4.物体的受力分析、受力图教学重点：各种约束反力的画法教学难点：物体的受力分析和受力图教学方法：举例、讲授、板演第二章平面力系教学目的与要求：通过本章学习，通过本章的学习，使学生掌握平面任意力系的简化及简化结果，深入理解平面力系的平衡条件及平衡方程；并能正确计算考虑摩擦时的平衡问题。
【2024版】工程力学完整ppt课件
§1-4 物体的受力分析和受力图
一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选
择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和 公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力有：一类是主动力： 如重力,风力,气体压力等。
二类是被动力：即约束反力。
固定铰支座
上摆 销钉
下摆
固定铰支座
固定铰支座
铰
固定铰支座
中间铰 铰
中间铰 销钉
约束力表示： 简化表示：
4 活动铰支座（辊轴支座）
在固定铰链支座的底部安装一排滚轮，可使 支座沿固定支承面滚动。
活动铰支座
上摆
销钉
滚轮
底板
活动铰支座
活动铰支座
其它表示
A B
FA A
FB B
FA
FB
C
FC C
又∵ 二力平衡必等值、反向、共线，
∴ 三力 F1 , F2 , F3 必汇交，且共面。
公理4 作用力和反作用力定律
等值、反向、共线、异体、且同时存在。 [例] 吊灯
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成 刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。
公理5告诉我们：处于平衡 状态的变形体，可用刚体静 力学的平衡理论。
二、受力图 画物体受力图主要步骤为：
[例1]
①选研究对象； ②去约束，取分离体； ③画上主动力； ④画出约束反力。
FB
BG
FB
B
F D
FE
O
F D
W
FAy
D
FA
D
FD
A
FAx
模块一静力学基础
任务一课程概述一、填空题1.建筑中由若干构件连接而成的能承受和传递作用的骨架体系称为( 建筑结构 ),简称结构。
这里所说的“作用”，是指能使结构或构件产生效应（内力、变形、裂缝等）的各种原因的总称。
2.作用可分为( 直接作用 )和( 间接作用 )。
( 直接作用 )即习惯上所说的荷载，是指施加在结构上的集中力或分布力系，如结构自重、家具及人群荷载、风荷载等。
( 间接作用 )是指引起结构外加变形或约束变形的原因，如地震、基础沉降、温度变化等。
3.建筑结构由( 水平构件 )、( 竖向构件 )和( 基础 )组成。
( 水平构件 )包括梁、板等，用以承受竖向荷载；( 竖向构件 )包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水平荷载；( 基础 )的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。
4.力是物体之间相互的（机械作用）,这种作用学会使物体产生两种力效应，分别是（外效应）和（内效应 )。
力对物体的作用效应取决于力的三要素：（大小）、（方向）与（作用点）。
5.使物体产生运动或产生运动趋势的力称( 荷载 )。
（主动力）6.工程设计的任务之一就是保证构件在确定的外力作用下能正常工作而不失效，即保证构件具有足够的（强度）、（刚度）和（稳定性）。
7.在任何外力作用下,大小和形状保持不变的物体称（刚体 ) 。
在荷载作用下发生变形（尺寸的改变和形状的改变）的固体称（变形固体）。
8.结构中的每一个基本部分称为（构件），全部构件由杆件组成的结构称为（杆系结构）。
9.杆件的四种基本变形是( 轴向拉（压）变形 )、（剪切变形）、（扭转变形）、（弯曲变形）。
二、选择题1.刚度是结构构件在外力作用下，材料抵抗（ A ）的能力。
A.变形B.破坏C.弯曲2.强度是结构构件在外力作用下，材料抵抗（ B ）的能力。
A.变形B.破坏C.弯曲3.关于材料的变形下列分法正确的是（ A ）。
A.基本变形和组合变形B.拉伸变形和压缩变形C.弹性变形和塑性变形三、简答题1. 什么是构件？什么是杆件？描述杆件的要素有哪些？杆件可以分为几种类型？工程中常见杆件是哪种杆？答：构件——组成建筑结构的单个物体。
工程力学(项目模块二)
Fz F sin
项目模块二 汇交力系
•课中学习 任务一 汇交力系的合成 •问题 •汇交力系合成的解析法
4. 力的解析表示式
F F1 F2 F3
各分力与力在相应坐标轴上投影的关系 F1 Fxi
项目模块二 汇交力系
•课中学习 任务一 汇交力系的合成 •问题 •汇交力系合成的解析法
合力FR 在坐标轴上的投影为
FRx Fx 0 4 4.33 8.33kN
F R y F y 3 0 2 .5 0 .5 k N
合力FR 的大小
FR ( Fx )2 ( Fy )2 (8.33)2 (0.5)2 8.345kN
FR F1 F2 Fn F 0
汇交力系平衡的几何条件表示为几何形式是最后 一个力的终点与第一个力的始点重合，即力的多边 形是自行封闭的。
项目模块二 汇交力系
•课中学习 任务二 汇交力系的平衡条件
•问题
•汇交力系的平衡条件
圆柱重G = 500N，搁在墙面与夹板间，板与墙面夹角为60o ，若接触面光滑，试分别 求出圆柱给墙面和夹板的压力。
解：三力构成平面汇交力系，按比例作出三力首尾相连，连接 第一个力矢的首端到第三个力矢的尾端得三力的合力矢
量得合力矢的大小为FR= 8.3kN ，与水平线偏角α=3.5o
项目模块二 汇交力系
•课中学习 任务一 汇交力系的合成 •问题 •汇交力系合成的解析法
1. 力在轴上的投影 力F与x轴共面
Fx ab F cos
Fx ab Ab F cos
Fx的符号规定与共面时相同。
2. 力在平面上的投影
FM F cos
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大小：相互机械作用强度，通过力的外效应或内效应的大小 来度量。单位：牛顿（N）、kN 方向：物体在力作用下开始运动的方向，沿该方向画出的直 线称为力的作用线。包含：作用线在空间的方位及指向。
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•问题
•材料力学的研究对象及方法
·3、稳定失效ຫໍສະໝຸດ 构件在外力作用下其平衡形式发生突然改变
构件应有足够的保持原有平衡状态的能力 (足够的稳定性)
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念 一、刚体的概念
刚体是指在力作用下不变形的物体，即刚体内部任意两点之间的距 离保持不变。
力系的简化：用简单力系等效代替复杂力系的过程
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念
6. 力系分类
平面力系、空间力系 共线力系、汇交力系、平行力系、任意力系 平面汇交力系、平面平行力系、平面任意力系 空间汇交力系、空间平行力系、空间任意力系
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念 三、力和力系的概念 3. 力的三要素
作用点：物体间相互作用位置。
(1)抽象为点时：集中力；
(2)不能抽象为点时：分布力，单位面积上力q（N/cm2）来度量，
称为载荷集度。
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念 三、力和力系的概念 2. 力的作用效应
外效应（运动效应）：使得物体的机械运动状态发 生改变，如物体的运动速度、方向。 内效应（变形效应）：使得物体的形状发生改变， 如梁的弯曲、弹簧伸长等。
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
静力学研究对象 变形不大或变形对所研究的问题没有实质影响，抽象或简化为刚体。 刚体静力学
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念 二、平衡的概念
平衡是指物体相对惯性参考系静止或者作匀速直线平移。
工程中，将固定在地球上的参考系视为惯性参考系。
·1、 物体的受力分析 将研究对象从周围物体中分离出来，作为受力体
分析所受力，作出受力图。
FB
F
B
A
C 分析 BC 杆的受 力，作出受力图
FC
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的研究对象及方法
·2、力系的简化 用最简单的力系等效代替复杂的力系。
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念 6. 力系分类
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课后复习 任务一 静力学基本概念 •问题 •13页思考题。
平衡是指物体相对地球处于静止或者作匀速直线平移的状态。
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念 三、力和力系的概念
1. 力
物体间相互机械作用。 （1）物体间直接接触的作用：压力、摩擦力等； （2）不直接接触，通过场的作用：万有引力、电磁力、重力等。
求F1、F2
y
F1 ?
F2 ?
根据平衡条件可求出作用
x
在平衡刚体上的未知力。
F3
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念
•问题
•材料力学的研究对象及方法
·1、强度失效
构件在外力作用下发生不 可恢复的塑性变形或断裂
构件应有足够的抵抗破坏的能力 (足够的强度)
塑性变形
矢量 FA , Fx
定位矢量：作用点固定不变 自由矢量：作用点非固定，可以沿作用线移动
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念
•问题 •静力学的基本概念
F2 F1
5. 力系
力系：作用在物体上的一群力
平衡力系：使物体保持平衡的力系
F3
Fn
等效力系：两个力系分别作用于同一物体效应相同
断裂
塑性变形+断裂
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念
•问题
•材料力学的研究对象及方法
·2、刚度失效
构件在外力作用下产生过量的弹性变形
构件应有足够的抵抗变形的能力(足
够的刚度)
风振作用下
扭曲变形
发射架的刚 度要求很高
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念
•课前预习 任务一 静力学基本概念 •问题 •工程力学的研究对象及方法
•静力学的研究对象及方法
•材料力学的研究对象及方法
•静力学的基本概念
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •工程力学的研究对象及方法
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的研究对象及方法
三、力和力系的概念 3. 力的三要素
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的基本概念
三、力和力系的概念 3. 力的三要素
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•问题
•课中学习 任务一 静力学基本概念
•静力学的基本概念
三、力和力系的概念
4. 力的矢量表示
FB
FA
BA
FA BA
FB
力系等效： 作用在刚体上的力系用另一力系代替而不改变对刚体的作用效应。
项目模块一 静力学基本概念与物体受力分析
•课中学习 任务一 静力学基本概念 •问题 •静力学的研究对象及方法
· 3、力系的平衡条件
刚体处于平衡状态时作用于刚体上的力系应满足的条件。
Fx 0 Fy 0
工程力学
考核方式：闭卷笔试
成绩测算
考勤
20%
期末考试 60%
作业 20%
考勤 作业 期末考试
无故缺课1/3及以上取消期末考试资格。 无故缺交作业1/3及以上取消期末考试资格。
项目模块一 静力学基本概念与物体受 力分析
任务一 静力学基本概念
任务二 约束和约束力
任务三 受力图
项目模块一 静力学基本概念与物体受 力分析