理论力学第1章(哈尔滨工业大学第七版) .ppt

1、理论力学理论力学绪绪 论论力学的研究内容力学的研究内容牛顿运动三定律牛顿运动三定律速度、加速度速度、加速度 物体运动物体运动物体相互作用物体相互作用力力 力学概念的延伸力学概念的延伸 力学系统力学系统 机械相互作用机械相互作用 =经典力学经典力学系统演化发展系统演化发展 周围环境的相互作用周围环境的相互作用 热系统热系统 热交换与传递热交换与传递=热力学热力学电磁系统电磁系统 电磁相互作用电磁相互作用 =电动力学电动力学经典力学的分类经典力学的分类 力学力学理论力学：研究质点与刚体系统，离散系统理论力学：研究质点与刚体系统，离散系统连续介质力学：研究变形体系统，连续系统连续介质力学：研究变形体

2、系统，连续系统理论力学理论力学静力学，研究力系的简化与平衡静力学，研究力系的简化与平衡运动学，研究运动的几何性质运动学，研究运动的几何性质动力学，研究力与运动的关系动力学，研究力与运动的关系u航空航天技术航空航天技术材材 料料力力 学学信信 息息制制 造造Aerospace新能源新能源应用实例应用实例 卫星主承力筒与太阳帆卫星主承力筒与太阳帆板基板板基板 模态响应模态响应 屈曲失稳屈曲失稳 损伤容限损伤容限 连接强度连接强度应用实例应用实例 固体火箭发动机固体火箭发动机 壳体壳体 几何非线性几何非线性 界面界面 检验规范检验规范 破坏准则破坏准则 喷管喷管 性能表征性能表征 结构完整性结构完整

3、性 可靠性可靠性应用实例应用实例 可膨胀展开大型空间结构可膨胀展开大型空间结构 几何非线性几何非线性 刚化与展开动力学刚化与展开动力学 稳定性稳定性 防泄露防泄露 冲击冲击应用实例应用实例 导弹再入环境导弹再入环境热应力：变形与断裂热应力：变形与断裂热化学烧蚀：氧化和升华热化学烧蚀：氧化和升华机械剥蚀：剪应力机械剥蚀：剪应力侵蚀：高速粒子云撞击表面侵蚀：高速粒子云撞击表面 应用实例应用实例航空发动机航空发动机-蠕变：高温复杂载荷蠕变：高温复杂载荷-疲劳：循环载荷疲劳：循环载荷-氧化氧化/腐蚀腐蚀/冲刷：燃冲刷：燃气介质气介质-微结构演化微结构演化 第一章第一章静力学公理和物体的受力分析静力学公

4、理和物体的受力分析基本概念基本概念 刚体刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距：在力的作用下，其内部任意两点间的距 离始终保持不变的物体离始终保持不变的物体.力力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体：物体间相互的机械作用，作用效果使物体 的机械运动状态发生改变的机械运动状态发生改变力的三要素：大小、方向、作用点力的三要素：大小、方向、作用点力系力系：力的集合：力的集合.固定固定矢量矢量1-1 1-1 静力学公理静力学公理n刚化原理刚化原理n力的平行四边形法则力的平行四边形法则n二力平衡条件二力平衡条件n加减平衡力系原理加减平衡力系原理n作用和反作用定律作用和反作用定律力的平行四边形法则力的

5、平行四边形法则 n作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。确定。21FFF二力平衡条件二力平衡条件n作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。在同一直线上。2FF1-平衡力系平衡力系加减平衡力系原理加减平衡力系原理 n在已知力

6、系上加上或减去任意的平衡力系，并不改在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。变原力系对刚体的作用。例：变形体的情况例：变形体的情况推论推论1 1：力的可传性原理：力的可传性原理 n作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。推论推论2 2：三力平衡汇交定理：三力平衡汇交定理 n作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且作用线汇交于一点，则此三力必在同一平

7、面内，且第三个力的作用线通过汇交点。第三个力的作用线通过汇交点。作用与反作用定律作用与反作用定律n作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上反向、共线，作用在相互作用的两个物体上刚化原理刚化原理n变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变化为刚体，其平衡状态保持不变刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件例：变形体的情况例：变形体的情况1-2 约束和约束力约束和约束力作用在物体上的力作用在物体上的力主动

8、力主动力约束力约束力约束与约束力的性质约束与约束力的性质 n约束：约束：对研究对象的位移起限制作用的物体。对研究对象的位移起限制作用的物体。n约束力：约束力：约束对被约束物体的作用力。约束对被约束物体的作用力。约束力约束力大小大小待定待定作用点作用点接触点接触点方向方向与该约束所能阻碍的位移方向相反与该约束所能阻碍的位移方向相反柔绳约束柔绳约束 柔软柔软不可伸长不可伸长柔绳约束举例柔绳约束举例 光滑接触面约束光滑接触面约束 径向轴承径向轴承 约束特点：约束特点：轴在轴承孔内可自由转动，但不轴在轴承孔内可自由转动，但不 能移动能移动径向轴承约束力径向轴承约束力 光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束力

9、光滑圆柱铰链约束力 固定铰链支座固定铰链支座光滑铰链约束光滑铰链约束n径向轴承径向轴承n圆柱铰链圆柱铰链n固定铰支座固定铰支座n约束特性相同约束特性相同 光滑圆柱接触面约束光滑圆柱接触面约束 只限制物体径向位移，不限制轴向位移及只限制物体径向位移，不限制轴向位移及 绕轴线转动绕轴线转动 约束力可用通过轴心的一对正交分力约束力可用通过轴心的一对正交分力 表示表示滚动铰链支座滚动铰链支座球铰链球铰链 止推轴承止推轴承1-3 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图例例1-11-1碾子重为碾子重为 ，拉力为，拉力为 ，、处光滑处光滑接触，画出碾子的受力图接触，画出碾子的受力图FABP解解 取分离

10、体取分离体画出主动力画出主动力画出约束力画出约束力例 1-2 水平均质梁水平均质梁AB重为重为P1，电动机重为，电动机重为P2，不计杆，不计杆CD的自的自重，画出杆重，画出杆CD和梁和梁AB的受力图。的受力图。解：分别画出杆解：分别画出杆CD和梁和梁AB的受力图的受力图例1-3 不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AC、BC的的受力图受力图解：解：作作AC、BC的受力图的受力图例1-4 不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图子左右两部分与整个系统受力图解：解：AB和和AC部分的受力图部分的受力图梯子整体受力图梯子整体受力图例1-5作出图示结构各构件的受力图，结构自重忽略不计。作出图示结构各构件的受力图，结构自重忽略不计。Solution 练习1-1