約束力與受力圖.PPT

1、1約束力：約束力：約束作用于該物體上的限制其運(yùn)動的力,稱為約束力。主動力主動力:作用于被約束物體上的約束力以外的力統(tǒng)稱為主動力. 1-5 1-5 約束和約束力約束和約束力一、概念一、概念自由體：自由體：位移不受限制的物體叫自由體。非自由體：非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：約束：非自由體的運(yùn)動受到周圍其它物體的限制條件。 （這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）（這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）2大小常常是未知的；方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束力特點(diǎn)：約束力特點(diǎn)：GGN1N23繩索類只能受拉只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸

2、點(diǎn)作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索沿繩索背離背離物體物體。用符號F或T表示.二、約束類型和確定約束力方向的方法：二、約束類型和確定約束力方向的方法：1、柔性約束柔性約束(由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束)PPTS1S1S2S2 4約束力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體，為壓力。沿公法線，指向受力物體，為壓力。這這類約束力也稱類約束力也稱法向約束力法向約束力。常用。常用FN2、光滑接觸面的約束、光滑接觸面的約束 (光滑指不計(jì)摩擦光滑指不計(jì)摩擦)PNNPNANB不能限制物體沿接觸面切線方向的運(yùn)動不能限制物體沿接觸面切線方向的運(yùn)動( (相對轉(zhuǎn)動相對

3、轉(zhuǎn)動) )，而只能限，而只能限制物體沿著接觸面的公法線指向約束物體方向的運(yùn)動。制物體沿著接觸面的公法線指向約束物體方向的運(yùn)動。53、圓柱形鉸鏈約、圓柱形鉸鏈約束束中間鉸約束A結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖約束反力約束反力6AAXAYAA其約束力作用在垂直于銷釘軸線平面內(nèi)，通過銷釘中心，方向不定。為計(jì)其約束力作用在垂直于銷釘軸線平面內(nèi)，通過銷釘中心，方向不定。為計(jì)算方便，鉸鏈約束的約束力常用過鉸鏈中心兩個(gè)大小未知的正交分力算方便，鉸鏈約束的約束力常用過鉸鏈中心兩個(gè)大小未知的正交分力XA，YA來表示。來表示。兩個(gè)分力的指向可以假設(shè)兩個(gè)分力的指向可以假設(shè)。7中間鉸約束的特點(diǎn) 由于銷釘與物體的圓孔表面都是光滑的,兩

4、者之間總是有縫隙,產(chǎn)生局部接觸,本質(zhì)上屬于光滑接觸面約束;那么銷釘對物體的約束力應(yīng)通過物體圓孔中心.但由于接觸點(diǎn)不確定,故中間鉸鏈對物體的約束力特點(diǎn)是:作用線通過銷釘中心,垂直于銷釘軸線,方向不定。8固定鉸鏈支座約束：將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件用銷釘與地面或機(jī)座連接就構(gòu)成將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件用銷釘與地面或機(jī)座連接就構(gòu)成了固定鉸支座。固定鉸支座的約束特點(diǎn)與中間鉸約束相同。了固定鉸支座。固定鉸支座的約束特點(diǎn)與中間鉸約束相同。9活動鉸支座（輥軸支座）：在固定鉸支座和支承面間裝有輥軸，就在固定鉸支座和支承面間裝有輥軸，就構(gòu)成了輥軸支座，又稱活動鉸支座。這種約束只能限制物體沿支承面法線構(gòu)成了輥軸支座，又稱活動鉸支座。這種

5、約束只能限制物體沿支承面法線方向運(yùn)動，而不能限制物體沿支承面移動和相對于銷釘軸線轉(zhuǎn)動。所以其方向運(yùn)動，而不能限制物體沿支承面移動和相對于銷釘軸線轉(zhuǎn)動。所以其約束力垂直于支承面，通過銷釘中心指向不定。約束力垂直于支承面，通過銷釘中心指向不定。N的實(shí)際方向的實(shí)際方向也可以向下，也可以向下，但一般都向但一般都向上上10活動鉸支座（輥軸支座）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)實(shí)實(shí)例例結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖11滑槽與銷釘滑槽與銷釘（雙面約束）（雙面約束）鏈桿約束鏈桿約束 （二力桿約束）兩端以鉸鏈與其它物體連接，中間不受力且不計(jì)自重的剛性直桿稱鏈桿，這種約束反力只能限制物體沿鏈桿軸線方向運(yùn)動，因此鏈桿的約束力必沿桿兩端鉸鏈中心連線，指向

6、不定，指向或?yàn)槔驗(yàn)閴毫Αｆ湕U屬于二力桿的一種特殊情形。結(jié)構(gòu)實(shí)例（輔助支承）結(jié)構(gòu)實(shí)例（輔助支承）結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖1213固定端約束固定端約束將構(gòu)件的一端插入一固定物體（如墻）中，就構(gòu)成了固定端約束。在連接處具有較大的剛性，被約束的物體在該處被完全固定，即不允許相對移動也不可轉(zhuǎn)動。固定端的約束力，一般用兩個(gè)正交分力和一個(gè)約束力偶約束力偶來代替，方向不定。n性質(zhì)特點(diǎn)：性質(zhì)特點(diǎn)：n限制了平面內(nèi)可能的運(yùn)動（移動和轉(zhuǎn)動）。限制了平面內(nèi)可能的運(yùn)動（移動和轉(zhuǎn)動）。能限制物體沿任何方向的移動，也能限制物體在約束處的轉(zhuǎn)動。能限制物體沿任何方向的移動，也能限制物體在約束處的轉(zhuǎn)動。 14AAXAmAYA固定端支座

7、15一、受力分析一、受力分析 解決力學(xué)問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過程稱為物體的受力分析受力分析。 作用在物體上的力有：一類是:主動力,如重力,風(fēng)力,氣體 壓力等。二類是：被動力，即約束力。 1-6 1-6 物體的受力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖16物體受力分析包含兩個(gè)步驟：取分離體，畫受力圖。物體受力分析包含兩個(gè)步驟：取分離體，畫受力圖。 1 1取脫離體取脫離體：是把所要研究的物體解除約束，即解除研究是把所要研究的物體解除約束，即解除研究對象與其它部分的聯(lián)系；對象與其它部分的聯(lián)系；2 2畫受力

8、圖畫受力圖：在脫離體上畫所有主動力；在脫離體上畫所有主動力；用相應(yīng)的約束力代替解除的約束，畫出其簡圖受力圖。用相應(yīng)的約束力代替解除的約束，畫出其簡圖受力圖。受力圖是畫出分離體上所受的全部力，即主動力與受力圖是畫出分離體上所受的全部力，即主動力與約束力的作用點(diǎn)、作用線及其作用方向。約束力的作用點(diǎn)、作用線及其作用方向。主動力主動力是荷載產(chǎn)生的力，實(shí)際作用的力；是荷載產(chǎn)生的力，實(shí)際作用的力；約束力約束力是解除聯(lián)系的作用力。是解除聯(lián)系的作用力。17畫物體受力圖主要步驟為畫物體受力圖主要步驟為：選研究對象；取分離體； 畫上主動力；畫出約束力力。二、受力圖二、受力圖例例118例例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖

9、QAOBCDE19QAOBCDE20QAOBCDE21例例3 畫出下列各構(gòu)件的受力圖說明：三力平衡必匯交說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況殊情況。22例例4 尖點(diǎn)問題應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束23例例5 畫出下列各構(gòu)件的受力圖24三、畫受力圖應(yīng)注意的問題三、畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對于受力體所受的每

10、一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。1、不要漏畫力、不要漏畫力25約束力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3、不要畫錯(cuò)力的方向、不要畫錯(cuò)力的方向4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在分離體上。26一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對象的外力。對于某一處的約束力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部或單個(gè)物體的受力圖上要與之保持

11、一致。 5、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。 6 、同一系統(tǒng)各研究對象的受力圖必須整體與局部一致，相、同一系統(tǒng)各研究對象的受力圖必須整體與局部一致，相 互協(xié)調(diào)，不能相互矛盾?；f(xié)調(diào)，不能相互矛盾。7 、正確判斷二力構(gòu)件。、正確判斷二力構(gòu)件。27小結(jié)：小結(jié)：（1）分離體要徹底分離。）分離體要徹底分離。（2）約束力、主動力一個(gè)不能少。）約束力、主動力一個(gè)不能少。（3）約束力要符合約束力的性質(zhì)。）約束力要符合約束力的性質(zhì)。（4）未知力先假設(shè)方向，計(jì)算結(jié)果定實(shí)際方向。）未知力先假設(shè)方向，計(jì)算結(jié)果定實(shí)際方向。（5）分離體內(nèi)力不能畫。）分離體內(nèi)力不能畫。（6）作用力與反作用力方向

12、相反，分別畫在不同的分離體上。）作用力與反作用力方向相反，分別畫在不同的分離體上。28例 1 一重為G G的球體A，用繩子BC系在光滑的鉛垂墻壁上，試畫出球體A的受力圖。GADBCGADBFTFN29例2 如圖所示三鉸拱橋，由左、右兩半拱鉸接而成。設(shè)半拱自重不計(jì)，在半拱AB上作用有載荷F，試畫出左半拱片AB的受力圖。30 例1-3 如圖曲柄沖壓機(jī)工作簡圖，皮帶輪重力為G，沖頭C及連桿BC的重量忽略不計(jì)，沖頭C所受工作阻力為Q。試畫出帶輪A、連桿BC、沖頭C和整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。 31BCAGABWFWBGABCAFNMFNMMMGCGCFFAXFAY32ABCDABCFFF BX AF BF A

13、物體受力分析步驟物體受力分析步驟ABC1取研究對象；畫分離體圖取研究對象；畫分離體圖F2在分離體上畫所有主動力在分離體上畫所有主動力X AY A3在分離體上解除約束處按約束性質(zhì)在分離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向畫出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向33例例21畫出翻斗的受力圖畫出翻斗的受力圖解：解：1取研究對象；畫分離體圖取研究對象；畫分離體圖2在分離體上畫所有主動力在分離體上畫所有主動力3在分離體上解除約束處按約束性質(zhì)在分離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向畫出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向34例例22簡支梁兩端分別為固定鉸支座和可動鉸支座，在簡支梁兩端分別

14、為固定鉸支座和可動鉸支座，在C處處作用一集中荷載作用一集中荷載FP，梁重不計(jì)，試畫梁，梁重不計(jì)，試畫梁AB的受力圖。的受力圖。 FABC35ABCDABCFFF BX AF BF A解：解：ABC1取研究對象；畫分離體圖取研究對象；畫分離體圖F2在分離體上畫所有主動力在分離體上畫所有主動力X AY A3在分離體上解除約束處按約束性質(zhì)在分離體上解除約束處按約束性質(zhì)畫出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向畫出全部約束力，假設(shè)一個(gè)正方向36例例23三鉸拱橋由左右兩拱鉸接而成，如圖三鉸拱橋由左右兩拱鉸接而成，如圖217a所示。所示。設(shè)各拱自重不計(jì)，在拱設(shè)各拱自重不計(jì)，在拱AC上作用荷載上作用荷載F。試分別畫出拱。試分別畫出拱AC和和CB的受力圖。的受力圖。 解FCFBFCFAFCXA37例例25作圖示系統(tǒng)的受力圖。作圖示系統(tǒng)的受力圖。 P PF FF FP P P PF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FP PYAXAFTFK38下圖中各物體受力圖是否正確？若有錯(cuò)誤試