版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、GeneralEquilibriumConditionsofASystem力系的一般平衡條件在這一部分,我們將研究為了使一個物體保持平衡,作用在其上的力和力偶所必須滿足的條件。根據(jù)牛頓第一定律,施加在一個靜止物體上的力系的合力一定為零。然而,請注意這個定律對力矩或力系的轉(zhuǎn)動效應(yīng)只字未提。顯然,合力矩也一定為零,否則物體將會轉(zhuǎn)動。這里的基本問題是原先敘述的牛頓第一定律(和第二定律)只適用于非常小的物體,或者尺寸可以忽略的非零質(zhì)量的粒子。然
2、而,它可以擴展到如下所述的有限尺寸的物體??紤]一個由兩個質(zhì)點組成的系統(tǒng),假設(shè)和為它們之間的相互作用力(圖.1.1)。這些力稱為內(nèi)力,因為它們是由于系統(tǒng)內(nèi)部的物體1f2f之間的相互作用而產(chǎn)生的。假定內(nèi)力服從牛頓第三定律,我們有。假如還有質(zhì)點與系統(tǒng)外物體之間的相互作用力施加在質(zhì)點12ff??上,如和這些力稱為外力。顯然,作用在一個特定粒子上的力一定有相同的應(yīng)用,因為粒子的尺寸可以忽略。12FF3F如果系統(tǒng)內(nèi)的每一個質(zhì)點處于平衡,我們就可以說
3、系統(tǒng)是平衡的。在本例中,依據(jù)牛頓第一定律,作用在每個質(zhì)點上的力的合力一定為零。對質(zhì)點A我們有:∑==0121fFFFA而對質(zhì)點B有:∑032==FfFB作用在系統(tǒng)上的力的總和為:123120ABFFFFFFff???????????現(xiàn)在我們來研究這些力對于同一點P的合力矩。由圖1.1,我們有:12()()PABMrFrF???????由于力和有相同的作用線,力矩的條件可以改寫為1f2f1121223()0PMrFFffrF???????
4、??但;所以力和力矩的條件簡化為12ff??1210FFFF?????和111223()()()0PMrFrFrF????????換句話說,如果系統(tǒng)處于平衡,那么作用在其上的合外力一定為零,而且這些力對于任一點的合力矩也為零。內(nèi)力不需要考慮,因為它們的效應(yīng)相互抵消了。如果系統(tǒng)處于平衡,那么(1.1)0F??0PM??這里是作用在系統(tǒng)上的所有外力的總和,而是這些力對任意點的合力矩,包括系統(tǒng)中可能作用有的力偶的矩。F?PM?方程(1.1)是
5、平衡的必要條件;也就是說,如果系統(tǒng)處于平衡,必須滿足這些方程。一般來說它們不是平衡的充分條件。然而,這并不會帶來任何困難,因為我們的研究僅涉及平衡系統(tǒng)。對于剛體,方程(1.1)既是其平衡的必要條件也是充分條件。檢驗其充分性需要應(yīng)用牛頓第二定律和其它超出本課文的知識。重要的是要注意到,方程(1.1)適用于任何平衡系統(tǒng),而不管組成該系統(tǒng)的物質(zhì)是什么。例如,他們適用于大量的靜止流體和固體。在某種條件下,它們(指兩方程式)也適用于運動系統(tǒng),因為
6、它們是建立在牛頓第一定律的基礎(chǔ)上,而牛頓第一定律既適用于勻速運動的質(zhì)點,也適用于靜止的質(zhì)點。例如,方程(1.1)適用于做無轉(zhuǎn)動勻速直線運動的物體和以通過質(zhì)心的固定軸為軸做勻速轉(zhuǎn)動的物體。典型的例子有做水平勻速直線飛行的飛機和勻速轉(zhuǎn)動的電動機皮帶輪。但是,問題涉及的任何運動一般歸類為動力學(xué)。當(dāng)以分量的形式表示時,方程(1.1)可變形為六個標(biāo)量方程;(1.2)0xF??0yF??0zF??0pxM??0pyM??0pzM??利用這些方程對系
7、統(tǒng)進行受力分析,解決就外力和作用力偶而言的未知問題。由于有6個方程,所以我們一般可以解決含六個未知數(shù)的問題。如果通過平衡方程可以解出關(guān)于外力和力偶的所有未知數(shù),我們就說系統(tǒng)是靜定的。反之,系統(tǒng)為靜不定。如果問題中含有的未知數(shù)個數(shù)比平衡方程的個數(shù)多,就要嘗試通過研究多個點的轉(zhuǎn)矩來獲得更多的方程。遺憾的是,這個系統(tǒng)不能正常工作。Unit2應(yīng)力和應(yīng)變(1.5)PA??這個方程對于我們即將研究的問題來說非常重要,應(yīng)該掌握,它將被重復(fù)使用。在獲得
8、方程的過程中,假定應(yīng)力是均勻分布的,也就是平等分布。這是個非常好的假設(shè),在大量的案例中都適用。即使在這個假設(shè)不成立的情況下,設(shè)計壓力通常取平均壓力,因此,公式(1.5)有廣泛的應(yīng)用。應(yīng)力的方向也應(yīng)當(dāng)注意。它垂直于力作用的表面,因此叫做正應(yīng)力?!癗mal”表示垂直于表面的意思。除了大小和方向這兩個性質(zhì),應(yīng)力的第三個特性就是它分布的均勻性。這樣,畫出應(yīng)力分布草圖就很容易了。當(dāng)不畫草圖時,我們學(xué)生應(yīng)當(dāng)能想象出分布情況。圖1.8(b)所示的是三
9、維圖。但我們使用更多的是圖1.8(c)中的二維圖。應(yīng)力產(chǎn)生的效果也是重要的。它不能從矢量力的符號中測得。它不依賴物體的運動而是依賴無物體上的壓力。如果壓力的趨勢是拉伸物體或是使它分開,就叫做張力。通常,把拉伸張力規(guī)定為正的。如果應(yīng)力是壓縮或擠壓物體,則把它叫做壓縮,取負的。最后研究的是應(yīng)力的單位。21.PfcebpsiAareain?????在國際單位制中,壓力的單位是牛頓,面積的單位是平方米。因此,應(yīng)力的單位是牛每平方米。它是一個導(dǎo)出
10、單位,稱為帕斯卡,簡稱Pa。2.ShearStress切應(yīng)力切應(yīng)力圖1.8中物體所受的力是標(biāo)準(zhǔn)的,也就是垂直于橫截面。而圖1.9(a)中的力則不是標(biāo)準(zhǔn)的。如圖1.9(b),矢量力P分解成豎直分量和切向分量。豎直分量產(chǎn)生正應(yīng)力。于是根據(jù)求得平均正應(yīng)力,它與真實情況非常相近。切向分量將產(chǎn)生剪應(yīng)PyPxPyPyA??力,如圖1.10所示。平均剪應(yīng)力有以下公式計算得到:。avPxA??但是,這個方程與真實壓力有很大的不同。盡管如此,根據(jù)實際需要
11、,方程(1.6)也廣泛的應(yīng)用在許多工程應(yīng)用中。下腳表av表示計算得到的是平均應(yīng)力而不是真實應(yīng)力。最常用的表示剪應(yīng)力的符號是是希臘字母tau(),而不常用。由于它也是由載荷除以面積得到的,因此它的單位也是psiksiPa?sSMPa等等。在前面部分中,公式(1.5)表明了應(yīng)力大小,方向,分布狀態(tài)的重要性。這些對剪應(yīng)力也同等重要。當(dāng)然,力的大小可由公式(1.6)得到。方向平行于表面,朝著切向方向,因此把它叫做剪應(yīng)力。假設(shè)力的方向是均勻的,如
12、圖1.10所示。Unit4回轉(zhuǎn)殼體的薄膜應(yīng)力回轉(zhuǎn)殼體是由一條直線或曲線繞一根旋轉(zhuǎn)形成的(一個回轉(zhuǎn)實體是由一個面繞一根軸旋轉(zhuǎn)而成的)。大多數(shù)過程容器是由回轉(zhuǎn)殼體組成的:圓柱形和圓錐形部件;半球形,橢圓形和準(zhǔn)球形的封頭;圖.1.13。薄的容器壁被稱為“薄膜”;承受載荷不引起嚴(yán)重的彎曲和過大的剪切應(yīng)力;就象氣球的外壁一樣。對受內(nèi)壓回轉(zhuǎn)殼的薄膜應(yīng)力分析為確定容器殼體最小壁厚奠定了基礎(chǔ)。實際的厚度要求同樣取決于容器所承受的載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力。假設(shè)大
13、致形狀如圖1.14的回轉(zhuǎn)殼體在載荷作用下做對稱的旋轉(zhuǎn);在殼體單位面積上所受的載荷(壓力)在周向方向是一致的,但是從頂部到底部并不是一模一樣的。讓P=壓力t=殼體的厚度=經(jīng)向應(yīng)力(縱向應(yīng)力),應(yīng)力沿著經(jīng)線作用,1?=周向或者切向應(yīng)力,應(yīng)力沿著平行的圓環(huán)作用(通常叫做環(huán)向應(yīng)力),2?=經(jīng)向曲率半徑,1r=環(huán)向曲率半徑。2r注意:容器有雙曲率;r1和r2的值是由形狀決定的。假設(shè)作用在單元上的力通過點a,b,c,d來定義。那么在單元上的應(yīng)力的法
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 過程裝備與控制工程專業(yè)英語
- 過程裝備與控制工程專業(yè)培養(yǎng)方案
- 食品專業(yè)英語翻譯全部
- 淺談過程裝備與控制工程專業(yè)就業(yè)現(xiàn)狀
- 淺談過程裝備與控制工程專業(yè)就業(yè)現(xiàn)狀
- 2011級過程裝備與控制工程專業(yè)培養(yǎng)方案
- 過程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè)與特色的探索
- 關(guān)于過程裝備與控制工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的思考
- 過程裝備與控制工程專業(yè)指導(dǎo)性培養(yǎng)方案
- 過程裝備與控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案
- 過程裝備與控制工程專業(yè)綜合實驗設(shè)計.doc
- 過程裝備與控制工程外文翻譯---換熱器的優(yōu)化選型
- 我院過程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè)的探索與實踐
- 過程裝備與控制工程生產(chǎn)實習(xí)報告
- 過程裝備與控制工程專業(yè)畢業(yè)要求及指標(biāo)點分解
- 過程裝備與控制工程畢業(yè)論文
- 過程裝備與控制工程畢業(yè)論文
- 過程裝備與控制工程專業(yè)畢業(yè)要求及指標(biāo)點分解
- 過程裝備與控制工程畢業(yè)實習(xí)探索
- 過程裝備與控制工程專業(yè)畢業(yè)要求及指標(biāo)點分解
評論
0/150
提交評論