工程力学北京科技大学版静力学部分
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工程力学
静力学部分
张为民 编著 教材：北京科技大学 东北大学编
2020/4/1
2002. 9. 第二版
工程力学 静力学部分
1
工程力学 Engineering Mechanics
工程力学是个工科学生的一门重要的 技术基础课程.
练习看外文 , 记下专业英语单词. 多学一门外语, 多一个天地.
通过学工程力学来学习做科学研究的道理. 学会“特殊 一般 特殊”的哲学道理.
平衡条件 equilibrium conditions ：保持力系平衡所需 的条件.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
3
材料力学是研究构件的承载能力的 科学。
承载能力：carrying capacities主要指构件在外部 因素(如载荷、温度变化等)作用下的抵抗能力.
1. 强度 strength：构件在载荷作用下抵抗破坏的能 力. 破坏指断裂 fracture或屈服 yielding.
2. 刚度 stiffness：构件在载荷作用下抵抗变形的能 力.
3. 稳定性 stability：构件在载荷作用下抵抗失去其 原有形态下的平衡稳定性的能力.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
4
工程力学是研究构件的受力分析、 平衡条件和承载能力的科学.
若构件承载能力不够，则称为失效 failure. 所以, 也可以说：材料力学是研究在外部因素作用下, 如何防止构件失效（主要指强度失效、刚度失 效和稳定性失效等）的科学.
11
第一章 静力学的基本概念,受力图
Basic Conceptions, Free-body Diagram
§1-1 刚体的概念 Rigid bodies 刚体:在力的作用下不变形的物体.
对于研究物体的平衡和运动来说, 通常变形是次要因素, 可以忽略. 但是要注意矛盾的转化, 例如在求反力时：
静定问题中物体可采用刚体模型.
模型的改进, 假设的更新, 意味着认识的深化.所 以, 扬弃旧假设，建立新模型, 往往是科学研究 的突破口.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
9
学习方法
1.善于抓住基本思路和方法;
2.重视基本概念, 用研究和批判的态度听课, 适当笔记.
3. 做好预、复习及习题. 作业成绩占总成绩 的30％. 做好实验. 地址：东坡村12栋205号。电话：8292729
预备计算器. 选课代表.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
10
静力学引言
静力学研究作用在刚体上的力的简化(求合力) 与平衡:
受力分析：分离主体, 作受力图(主动力、约 束反力).
力系的简化：用最简力系等效地代替原力 系.
刚体的平衡条件：依它可以求出未知力.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
2020/4/1
工程力学 静力学部分
2
工程力学引言
工程力学包括静力学和材料力学两大部分.
静力学研究构件的受力分析和平衡条件.
构件 component part：机器或结构的元件.
力 forces：力是物体间的相互机械作用. 其效果有二： 使物体整体运动(或保持平衡)；使物体变形(或破坏).
受力分析 forces analysis ：分析物体所受的全部力, 包 括主动力和约束反力.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
8
力学模型与基本假设
在材料力学中，除假设材料是变形体外，还对材料的性能 作了一些基本假设。如均匀性、连续性、各向同性等。
自然科学中“模型(model)”与“ 假设 (assumption)”是人类认识客观世界的手段.
基本假设是一门学科的基础, 它一开始就确定了 该学科的最高成就. 扬弃(aufhaben)一个假设, 就创立一门新学科. 科学的发展就是： 假设 扬弃旧假设 新假设 的过程.
这时,力的分配取决于平衡.
静不定问题中物体要采用变形体模型.
这时,力的分配除取决于平衡外, 还取决于变形. 如三人抬物.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
12
§1-2 力的概念 Conception of forces
力：物体间的相互机械作用。用矢量表示。
力的单位：N或kN，1N = 1 kg m / s2. 力对物体的效应：运动效应和变形效应.
力的效应通常取决于三要素：大小，方向和作用点。 但对于刚体：力的效应取决于大小，方向和作用线。
力的可传性：力沿其作用线移动不改变对刚体的效应。 对于刚体力可以视为滑动矢量.描写力可以用矢量分析 这个数学工具。但是要注意在矢量分析中,所有矢量都被 视为自由矢量，而不是滑动矢量。
2020/4/1
工程力学 静力学部分
相反要求：以上是通常要求, 有时要求构 件在特定的载荷下破坏, 如安全销.
有时要求构件在不坏的条件下变形尽可
大, 如缓冲弹簧.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
6
研究方法：
实验观察理论分析实验证明 外力 内力 应力 强度条件
变形 刚度条件
2020/4/1
工程力学 静力学部分
7
力学模型与假设
Mechanical models and assumptions
研究困难和办法：客观世界是复杂的. 构件有各 种材料, 各种宏观与微观结构. 办法是依研究目 的, 抓主要矛盾, 找共性, 作假设, 进行抽象, 选模 型.
力学模型：
静力学中，假设材料是刚体rigid bodies.
材料力学中，假设材料是变形固体deformable solids.
13
§1-3 静力学公理 公理一 加减平衡力系公理：在刚体上施加
或减去任意平衡力系不改变原力系对刚体的 效应。
图1.1. 力的可传性和加减平衡力系原理
对于变形体：力的可传性不适用. 例如受拉的 物体在力沿作用线传递后可以变成受压.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
14
公理二 二力平衡公理
平衡：物体相对于地面保持静止或作等速 直线运动的状态.
若构件具备上述能力, 则称为安全. 只要求安全 的设计不是科学，是很容易做到的, 例如选用最 好的材料, 过分加大尺寸等等. 但是这就不经济.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
5
工Biblioteka Baidu力学的任务：
在外力、内力和变形分析的基础上, 在满 足强度、刚度、稳定性的要求下, 为 既安全又经济的工程构件设计提供必 要的理论基础和计算方法.
静力学部分
张为民 编著 教材：北京科技大学 东北大学编
2020/4/1
2002. 9. 第二版
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工程力学 Engineering Mechanics
工程力学是个工科学生的一门重要的 技术基础课程.
练习看外文 , 记下专业英语单词. 多学一门外语, 多一个天地.
通过学工程力学来学习做科学研究的道理. 学会“特殊 一般 特殊”的哲学道理.
平衡条件 equilibrium conditions ：保持力系平衡所需 的条件.
2020/4/1
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材料力学是研究构件的承载能力的 科学。
承载能力：carrying capacities主要指构件在外部 因素(如载荷、温度变化等)作用下的抵抗能力.
1. 强度 strength：构件在载荷作用下抵抗破坏的能 力. 破坏指断裂 fracture或屈服 yielding.
2. 刚度 stiffness：构件在载荷作用下抵抗变形的能 力.
3. 稳定性 stability：构件在载荷作用下抵抗失去其 原有形态下的平衡稳定性的能力.
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工程力学是研究构件的受力分析、 平衡条件和承载能力的科学.
若构件承载能力不够，则称为失效 failure. 所以, 也可以说：材料力学是研究在外部因素作用下, 如何防止构件失效（主要指强度失效、刚度失 效和稳定性失效等）的科学.
11
第一章 静力学的基本概念,受力图
Basic Conceptions, Free-body Diagram
§1-1 刚体的概念 Rigid bodies 刚体:在力的作用下不变形的物体.
对于研究物体的平衡和运动来说, 通常变形是次要因素, 可以忽略. 但是要注意矛盾的转化, 例如在求反力时：
静定问题中物体可采用刚体模型.
模型的改进, 假设的更新, 意味着认识的深化.所 以, 扬弃旧假设，建立新模型, 往往是科学研究 的突破口.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
9
学习方法
1.善于抓住基本思路和方法;
2.重视基本概念, 用研究和批判的态度听课, 适当笔记.
3. 做好预、复习及习题. 作业成绩占总成绩 的30％. 做好实验. 地址：东坡村12栋205号。电话：8292729
预备计算器. 选课代表.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
10
静力学引言
静力学研究作用在刚体上的力的简化(求合力) 与平衡:
受力分析：分离主体, 作受力图(主动力、约 束反力).
力系的简化：用最简力系等效地代替原力 系.
刚体的平衡条件：依它可以求出未知力.
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工程力学 静力学部分
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工程力学引言
工程力学包括静力学和材料力学两大部分.
静力学研究构件的受力分析和平衡条件.
构件 component part：机器或结构的元件.
力 forces：力是物体间的相互机械作用. 其效果有二： 使物体整体运动(或保持平衡)；使物体变形(或破坏).
受力分析 forces analysis ：分析物体所受的全部力, 包 括主动力和约束反力.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
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力学模型与基本假设
在材料力学中，除假设材料是变形体外，还对材料的性能 作了一些基本假设。如均匀性、连续性、各向同性等。
自然科学中“模型(model)”与“ 假设 (assumption)”是人类认识客观世界的手段.
基本假设是一门学科的基础, 它一开始就确定了 该学科的最高成就. 扬弃(aufhaben)一个假设, 就创立一门新学科. 科学的发展就是： 假设 扬弃旧假设 新假设 的过程.
这时,力的分配取决于平衡.
静不定问题中物体要采用变形体模型.
这时,力的分配除取决于平衡外, 还取决于变形. 如三人抬物.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
12
§1-2 力的概念 Conception of forces
力：物体间的相互机械作用。用矢量表示。
力的单位：N或kN，1N = 1 kg m / s2. 力对物体的效应：运动效应和变形效应.
力的效应通常取决于三要素：大小，方向和作用点。 但对于刚体：力的效应取决于大小，方向和作用线。
力的可传性：力沿其作用线移动不改变对刚体的效应。 对于刚体力可以视为滑动矢量.描写力可以用矢量分析 这个数学工具。但是要注意在矢量分析中,所有矢量都被 视为自由矢量，而不是滑动矢量。
2020/4/1
工程力学 静力学部分
相反要求：以上是通常要求, 有时要求构 件在特定的载荷下破坏, 如安全销.
有时要求构件在不坏的条件下变形尽可
大, 如缓冲弹簧.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
6
研究方法：
实验观察理论分析实验证明 外力 内力 应力 强度条件
变形 刚度条件
2020/4/1
工程力学 静力学部分
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力学模型与假设
Mechanical models and assumptions
研究困难和办法：客观世界是复杂的. 构件有各 种材料, 各种宏观与微观结构. 办法是依研究目 的, 抓主要矛盾, 找共性, 作假设, 进行抽象, 选模 型.
力学模型：
静力学中，假设材料是刚体rigid bodies.
材料力学中，假设材料是变形固体deformable solids.
13
§1-3 静力学公理 公理一 加减平衡力系公理：在刚体上施加
或减去任意平衡力系不改变原力系对刚体的 效应。
图1.1. 力的可传性和加减平衡力系原理
对于变形体：力的可传性不适用. 例如受拉的 物体在力沿作用线传递后可以变成受压.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
14
公理二 二力平衡公理
平衡：物体相对于地面保持静止或作等速 直线运动的状态.
若构件具备上述能力, 则称为安全. 只要求安全 的设计不是科学，是很容易做到的, 例如选用最 好的材料, 过分加大尺寸等等. 但是这就不经济.
2020/4/1
工程力学 静力学部分
5
工Biblioteka Baidu力学的任务：
在外力、内力和变形分析的基础上, 在满 足强度、刚度、稳定性的要求下, 为 既安全又经济的工程构件设计提供必 要的理论基础和计算方法.