約束及約束反力

上節(jié)回顧：2)工程力學(xué)研究的目的是:了解工程系統(tǒng)的性態(tài)并為其設(shè)計(jì)提供合理的規(guī)則。1)工程力學(xué)研究的內(nèi)容包括:靜力學(xué)和材料力學(xué)。3)力的平衡關(guān)系、變形的幾何協(xié)調(diào)關(guān)系和力與變形間的物理關(guān)系，是工程力學(xué)問題的研究主線。a)

二力平衡原理;4)靜力學(xué)公理和推論:

b)作用力和反作用力原理;c)

三力匯交原理;d)

用幾何法求匯交力系的合力:力四邊形法則、力三角形法則和力的多變形法則;二力構(gòu)件第一章靜力學(xué)的基本概念和公理1.1力的概念1.2靜力學(xué)公理1.3約束與約束反力1.4受力分析和受力圖自由體：可以在空間任意運(yùn)動(dòng)的物體非自由體：運(yùn)動(dòng)受到某些限制的物體§1.3約束和約束反力1.基本概念非自由體實(shí)例§1.3約束和約束反力約束：限制被約束體運(yùn)動(dòng)的周圍物體。列車是被約束體鐵軌是約束體約束力：約束作用在被約束體上的力。鐵軌作用在車輪上的力為約束力§1.3約束和約束反力(1)是被動(dòng)力,大小取決于作用于物體的主動(dòng)力。(2)作用位置在約束與被約束物體的接觸面上。(3)作用方向與約束所能限制的物體運(yùn)動(dòng)方向相反。2.常見的幾種類型的約束柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束§1.3約束和約束反力

約束力特點(diǎn)：力沿柔索方向，受拉。柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束F1F2§1.3約束和約束反力膠帶構(gòu)成的約束§1.3約束和約束反力鏈條構(gòu)成的約束§1.3約束和約束反力光滑接觸面約束FFF§1.3約束和約束反力約束力沿公法線方向指向被約束的物體光滑接觸面約束實(shí)例§1.3約束和約束反力光滑圓柱鉸鏈約束ABFAB§1.3約束和約束反力FyFx1、固定鉸鏈支座光滑圓柱鉸鏈約束F§1.3約束和約束反力FF2、活動(dòng)鉸鏈支座光滑圓柱鉸鏈約束§1.3約束和約束反力3、連接鉸鏈BBB注意：分清受力體與施力體光滑圓柱鉸鏈約束§1.3約束和約束反力§1.3約束和約束反力首都機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓頂棚拱架支座§1.3約束和約束反力光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例固定鉸鏈支座活動(dòng)鉸鏈支座§1.3約束和約束反力光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例§1.3約束和約束反力§1.3約束和約束反力光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例§1.3約束和約束反力4、徑向軸承光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束實(shí)例§1.3約束和約束反力光滑球鉸鏈約束：ABF§1.3約束和約束反力光滑球鉸鏈約束實(shí)例§1.3約束和約束反力FAFBACB雙鉸鏈剛桿約束AB§1.3約束和約束反力CABABFAFB雙鉸鏈剛桿約束受力圖正確嗎?§1.3約束和約束反力CABABFAFB雙鉸鏈剛桿約束§1.3約束和約束反力二力構(gòu)件/二力桿二力平衡原理：作用于剛體上的兩個(gè)力為平衡力系的充分必要條件是：此二力等值、反向、共線若剛體上只有兩點(diǎn)受力且不計(jì)其質(zhì)量，則該剛體稱為二力構(gòu)件或二力桿。作用力沿兩點(diǎn)連線、大小相等、方向相反。W不計(jì)桿件自重W§1.3約束和約束反力AB插入端約束FAyFAxMA§1.3約束和約束反力§1.3約束和約束反力§1.3約束和約束反力約束力沿公法線方向指向被約束的物體BAC假設(shè)條件：不計(jì)摩擦尖端約束§1.3約束和約束反力總結(jié)一下基本的約束類型：1、柔性約束:沿柔性繩索遠(yuǎn)離被約束體。2、理想光滑表面約束:沿公法線方向指向被約束體3、鉸鏈和軸承約束:不能確定方向(接觸點(diǎn))時(shí),用一對(duì)正交分力表示.4、固定端約束:用力偶和一對(duì)正交分力來表示5、尖端約束:在接觸點(diǎn)沿公法線方向指向被約束體1.4受力圖

將研究對(duì)象（物體或物體系統(tǒng)）從周圍物體的約束中分離出來，畫出作用在研究對(duì)象上全部力（主動(dòng)力和約束力）的圖，稱為受力圖或分離體圖。畫受力圖是對(duì)物體進(jìn)行受力分析的第一步，也是最重要的一步。

畫受力圖時(shí)必須清楚：研究對(duì)象是什么？將研究對(duì)象分離出來需要解除哪些約束？約束限制研究對(duì)象的什么運(yùn)動(dòng)？如何正確畫出所解除約束處的反力？§1.4受力分析和受力圖正確畫出受力圖的一般步驟為：取研究對(duì)象，解除其約束，將研究對(duì)象分離出來畫出已知外力(力偶),按約束類型畫出約束反力是否有二力桿注意作用力與反作用力的關(guān)系注意部分與整體受力圖中同一約束處反力假設(shè)的一致性關(guān)鍵是正確畫出所解除約束處的反力。反力方向與約束所能限制的物體運(yùn)動(dòng)方向相反?！?.4受力分析和受力圖例1：結(jié)構(gòu)如圖所示，不計(jì)構(gòu)件自重，畫出AB桿的受力圖。DCWABWABDCABWCCD桿為二力桿§1.4受力分析和受力圖例2：畫出AB桿的受力圖(b)CBAD(a)ABCD§1.4受力分析和受力圖例3：畫出滑輪、CD桿、AB桿和整體受力圖WWWABCD1、研究滑輪2、研究CD桿§1.4受力分析和受力圖ABC3、研究AB桿4、研究整體WABCDWWWWCAB研究整體時(shí)，不畫物體間的內(nèi)力§1.4受力分析和受力圖例4

試畫出圖示梁AB及BC的受力圖。ABCFqCFqFAyFAxMAFByFBxFAyFAxMAFCFByFBxFC§1.4受力分析和受力圖例5連桿滑塊機(jī)構(gòu)如圖，受力偶M和力F作用，試畫出其各構(gòu)件和整體的受力圖。注意，若將個(gè)體受力圖組裝到一起，應(yīng)當(dāng)?shù)玫脚c整體受力圖相同的結(jié)果。力不可移出研究對(duì)象之外。AMBCFBC解:研究系統(tǒng)整體、桿AB、BC(二力桿)及滑塊C。AMBCFFAyFAxFCFBCFCBFAyFAxFBCFCBFC§1.4受力分析和受力圖ECABFDBCFBFC解：1.桿BC所受的力。2.桿AB所受的力。表示法一：表示法二：BDAFFAxFAyFB′BADFFAHFB′例6

等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點(diǎn)A，B，C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點(diǎn)D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖所示。不計(jì)各桿自重，試畫出AB和BC的受力圖?！?.4受力分析和受力圖例6

如圖所示，重物重G=20kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計(jì)并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。ABDCG§1.4受力分析和受力圖1.桿AB的受力圖。ABFABFCBBC解：2.桿BC的受力圖。ABDCG§1.4受力分析和受力圖D

3.滑輪B(不帶銷釘）的受力圖。FBxF2F1FByABDCG§1.4受力分析和受力圖BFBCFBAF2F1

4.滑輪B(帶銷釘）的受力圖。ABFABFCBBCABDCG§1.4受力分析和受力圖1）先找二力構(gòu)件(雙鉸、一端鉸接一端點(diǎn)接觸等)。

本節(jié)總結(jié)：2）