工程力学作业1静力学.ppt

1、1,工程力学电子教案,1-2：试作下列杆件AB的受力图,作业：1-2,工程力学电子教案,1-3：试作下列各杆件的受力图,2,作业：1-3,工程力学电子教案,作业中存在的问题 画分离体图； C端为铰接； DE为一段绳索，对应柔体约束； A、B处为光滑面约束。,3,作业：1-3,工程力学电子教案,2-6：简易起重机用钢丝绳吊起重P=2000N的物体。起重机由杆AB，AC及滑轮A，D组成，不计杆及轮的自重。试求平衡时AB，AC所受的力（忽略滑轮尺寸）。,4,作业：2-6,工程力学电子教案,5,作业：2-6,工程力学电子教案,可知，结构中AB、AC杆均被压缩。,6,作业：2-6,工程力学电子教案,2-

2、7：构架ABCD在A点受力F=1000N作用。杆AB和CD处在C点用铰链连接，B，D两点处均为固定支座。如不计杆重及摩擦，试求杆CD所受的力和支座B的约束力。,A,C,B,D,F,0.3m,0.3m,0.4m,7,作业：2-7,工程力学电子教案,0.4m,杆CD所受的力FC为2.5kN，被拉伸；支座B的约束力FB为1.8kN，方向如图所示,8,作业：2-7,工程力学电子教案,亦可采用图示法，通过解三角形或量取如图的封闭力三角形各边的长度，同样可得结果。,9,作业：2-7,工程力学电子教案,3-7：沿着刚体上正三角形ABC的三边分别作用着力F1，F2，F3，如图所示。已知三角形边长为a，而各力大

3、小都等于F。试证明这三个力必合成为一个力偶，并求出它的力偶矩。,证明：F1与F2构成平面汇交力系，可以先求出它们的合力F12，如图所示。 F12与F3大小相等，方向相反，作用线相互平行，为一个力偶。根据力偶的性质，力偶不能合成为一个力，或者说力偶没有合力，即它不能与一个力等效，因而也不能被一个力平衡，力偶是一种最简单的特殊力系。所以这三个力必合成为一个力偶。,它的力偶矩为：,10,作业：3-7,工程力学电子教案,3-9：机构OABO1在图示位置平衡。已知OA=400mm,O1B=600mm，作用在OA上的力偶的力偶矩之大小Me1=1Nm。试求力偶矩Me2的大小和杆AB所受的力FN。各杆的重量及

4、各处摩擦均不计。,11,作业：3-9,解： AB为二力杆，受力如图：,进而，OA，O1B两杆受力必分别为Me1和一力偶及Me2和一力偶，如图：,工程力学电子教案,由OA杆的平衡方程,由O1B杆的平衡方程,所以，杆AB被拉伸，FN为5N；力偶矩Me2的大小为3Nm。,12,作业：3-9,工程力学电子教案,1-5 水平梁由AB与BC两部分组成，A端插入墙内，C端及D处搁在辊轴支座上，B处用铰链连接。试分别作出AB段、BC段和全梁的受力图。,13,作业：1-5,工程力学电子教案,4-1 在图示平板上作用有四个力和一个力偶，其大小分别为：F1=80N，F2=50N，F3=60N，F4=40N，Me=1

5、40Nm，方向如图所示。试求其合成结果。,14,工程力学电子教案,向O1点合成。,各力分别向O1点简化，得各自的作用于简化中心的力和一个力偶矩。,将力和力偶矩分别合成。,15,工程力学电子教案,向O2点合成。,各力分别向O2点简化，得各自的作用于简化中心的力和一个力偶矩。,将力和力偶矩分别合成。,16,工程力学电子教案,向O3点合成。,各力分别向O3点简化，得各自的作用于简化中心的力和一个力偶矩。,将力和力偶矩分别合成。,17,工程力学电子教案,4-4 左端A固定而右端B自由的悬臂梁AB，自重不计，承受集度为q（N/m）的满布均匀荷载，并在自由端受集中荷载F作用，梁的长度为l。试求插入段（固定

6、端）A处的约束力。,18,工程力学电子教案,画受力图，选坐标轴。,列平衡方程,解出未知约束力,19,工程力学电子教案,作业中的问题： 固定端约束 固定端阻止构件的任何方向移动和转动。空间问题中，它的约束力包括x，y，z三个方向的力和xOy，yOz，zOx三个面内的力偶；在平面问题中包括三部分：水平约束力FAx和竖直约束力FAy以及平面内矩为MA的约束力偶。,20,工程力学电子教案,4-7 某活塞机构如图所示，与ED垂直的作用在手柄上的力F=800N。假设活塞D和缸壁间的接触面是光滑的，各构件重量均不计。试求活塞D作用于物块C上的压力。,21,工程力学电子教案,首先分析AB杆，受力如图所示。于是

7、知道AB杆作用DE杆上的力FB的方向。,DE杆的受力如图所示，假定各力的方向如图所示，列平衡方程如下,22,工程力学电子教案,对活塞D作受力分析如图，由分析可知，FCD与FDx相互平衡，而FDx与FDx为作用力与反作用力。所求为活塞作用于物块C上的压力，此压力与FCD是作用力与反作用力，其大小等于FDx=1.94kN。,由平衡方程得出,23,工程力学电子教案,4-10 图示双跨静定梁系由AC梁和CD梁通过铰链C连接而成。试求支座A，B，D处的约束力和中间铰C处两梁之间相互作用的力。梁的自重及摩擦均不计。,24,工程力学电子教案,解：所求为支座A，B，D处约束力及中间铰C处两梁之间相互作用的力。

8、共六个未知数，双跨梁恰好可以列出六个独立的平衡方程，故为静定梁。,首先分析CD梁，受力如图所示，列平衡方程如下,解方程，得,25,工程力学电子教案,分析AC梁，受力如图所示，列平衡方程如下,解方程，得,FAy为负值，说明支座A提供的竖直方向约束力沿y负方向。,26,工程力学电子教案,5-5 图示物块A置于水平面上，物体自重P = 150N，物块与水平面间的静摩擦因数fs = 0.25。试求使物块滑动所需的力F1的最小值及对应的角度（角在090范围变化）。,tan=0.25，=14时，cos+ 0.25sin取最大值1.03。代入上式得F1min=36.4N。,得,解：应用摩擦角与摩擦自锁的概念

9、，摩擦自锁即对应使物块滑动所需的力F1的最小值，于是：,F1,P,27,工程力学电子教案,5-7 曲柄连杆机构的活塞（大小不计）上作用有力F=400N。B处静摩擦因数fs = 0.2。如不计所有构件的重量，试问在曲柄OA上应加多大的力偶矩Me方能使机构在图示位置平衡？,28,工程力学电子教案,解：机构平衡要求既不上滑也不下滑。使其有下滑趋势而未下滑所需的Me为保持机构平衡的最小值，使其有上滑趋势而未上滑所需的Me为保持机构平衡的最大值。,先求Me的最小值，机构整体的受力图如图（a）所示，B处的摩擦力FB=FBmax=0.2FNB，方向向上。,29,工程力学电子教案,联立此两式可得Memin=5

10、4.5Nm。 同理满足可求得Memax=66.7Nm，机构整体的受力图如图（b）所示。 所以，Me满足54.5NmMe66.7Nm时，方能使机构在图示位置平衡。,考虑整体的受力情况，有,另根据AB杆为二力杆，有,30,工程力学电子教案,5-12 图示均质圆柱可在斜面上滚而不滑，自重为P，半径r=100mm，滚动摩阻系数=5mm，试求保持圆柱平衡时倾角的值。,31,31,工程力学电子教案,解：圆柱受力平衡，于是,保持圆柱平衡时倾角的最小值为2.86。,32,工程力学电子教案,6-13 试求图示各图形的形心位置（图中尺寸单位为mm）。,(a),(b),33,工程力学电子教案,对于均质平面问题,(a),34,工程力学电子教案,(b),35,工程力学电子教案,6-15 确定图示均质等厚板的重心位置（尺寸单位为mm）。,36,工程力学电子教案,均质等厚板的重心坐标公式,37,工程力学电子教案,作业：重量分别为2P、P的A、B两物体，置于同样粗糙的斜面上，倾角分别为60和30。若不计滑轮处摩擦，试求当物块A即将下滑时的静摩擦系数 f 。,38,工程力学电子教案,对A、B物体分别作受力分析，列出平衡方程即可求出f。,A,B,60,30,解：物块A即将下滑表明系统处于极限平衡状态,39,