第三章 約束受力分析示力圖

第三章約束、受力分析示力圖§3-1約束與約束反力阻礙某物體運(yùn)動的周圍物體則稱為約束。約束對于物體的作用力稱為約束力（或約束反力），也常簡稱為反力。與約束力相對應(yīng)，有些力主動地使物體運(yùn)動或使物體有運(yùn)動趨勢，這種力稱為主動力。如重力、水壓力、土壓力等等都是主動力，工程上也常稱作荷載。確定約束力方向的原則是：約束力的方向總是與約束所能阻止的運(yùn)動方向相反。

工程中常見的約束：v[某物體的運(yùn)動所受的限制條件稱為約束。]一、柔索繩索、鏈條、皮帶等屬于柔索類約束。由于柔索只能承受拉力，所以柔索給予所系物體的約束力作用于接觸點(diǎn)，方向沿柔索中心線而背離物體。

二、光滑接觸面

光滑接觸面的約束力通過接觸點(diǎn)，沿接觸面在該點(diǎn)的公法線，并為壓力（指向物體內(nèi)部）。光滑接觸約束示例：三、鉸連接上擺銷釘下擺鉸的組成C1.鉸鏈AFAxFAy鉸鏈約束力2、固定鉸支座約束力：與圓柱鉸鏈相同。AFAxFAyA3．活動鉸支座或輥軸支座在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成．約束力：構(gòu)件受到垂直光滑面的約束力．四、連桿連桿只在兩端各受一力，是二力桿。所以，桿AB的兩端所受的力及除必定沿AB線作用外，還有：五、球鉸支座

六、徑向軸承與止推軸承1.徑向軸承2.止推軸承七、固定支座與固定連接§3-2受力分析和示力圖一、計算簡圖選擇計算簡圖的原則：選擇計算簡圖通常包括以下一些內(nèi)容：1.能正確反映實際結(jié)構(gòu)（或機(jī)構(gòu)）的工作性能；2.便于力學(xué)計算。1.結(jié)構(gòu)的簡化2.約束的簡化3.荷載的簡化4.確定尺寸二、結(jié)構(gòu)計算簡圖舉例吊臂：結(jié)構(gòu)的簡化約束的簡化2荷載的簡化標(biāo)注尺寸計算簡圖約束的簡化1三、示力圖

在確定的考察對象上畫上別的物體作用于它的力(包括主動力和約束力)，這樣構(gòu)成的圖形稱為示力圖或受力圖，有時也叫隔離體圖。作示力圖是解答力學(xué)問題的第一步工作，也是很重要的一步工作，不能省略，更不容許有任何錯誤。正確作出示力圖，可以清楚表明物體受力情況和必需的幾何關(guān)系，有助于對問題分析和所需數(shù)學(xué)方程的建立，因而也是求解力學(xué)問題的一種有效的手段。如果不畫示力圖，求解將會發(fā)生困難，乃至無從著手。如果示力圖錯誤，必將導(dǎo)致錯誤結(jié)果，在實際工作中就會造成生產(chǎn)建設(shè)的損失，有時甚至?xí)斐蓸O嚴(yán)重的危害。因此，在學(xué)習(xí)力學(xué)時，必須一開始就養(yǎng)成良好習(xí)慣，認(rèn)真地、一絲不茍地作示力圖，再據(jù)以作進(jìn)一步的分析計算。畫示力圖的步驟：1.選取研究對象，畫脫離體圖；2.畫脫離體受到的主動力；3.分析脫離體受到的約束力；4.檢查。脫離體：把研究對象從與它有聯(lián)系的周圍物體中分離出來，解除約束后的這個物體稱為脫離體。例題1

在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A

重G1，借本身重量和摩擦不計的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重G2的物塊B。試分析物塊B

,球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時各物體的受力圖。CGBHEG1AFDG2解：

1.物塊B的受力圖。BDG2FDCGBHEG1AIDG2AG1FFIEFE2.A

的受力圖。CJFGGFHHCGBHEG1AIDG2

3.滑輪C的受力圖。FCxFCy工程事故實例：雙曲拱橋，長30余米設(shè)計時遺漏揚(yáng)壓力，1977年建成，腳手架拆除后，東側(cè)橋臺發(fā)生很大水平位移，路面拱起，橋的拱頂下降數(shù)十厘米，拱肋發(fā)生多處裂縫。L形橋臺與肋拱工程補(bǔ)救：挖去路面材料，改用輕質(zhì)填料，增加橋墩。后果：減少了過水?dāng)嗝?，影響了泄洪能力，造成橋墩處?yán)重淤積，影響航運(yùn)。重大經(jīng)濟(jì)損失罪例題2

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。不計各桿自重，試畫出桿AB

和BC

的受力圖。BECABFD解：1.桿BC的受力圖。FBFCBCBECABFD2.

桿AB的受力圖。BDAFFAxFAyFB

用力F拉動碾子以軋平路面,重為G的碾子受到一石塊的阻礙，如圖所示。試畫出碾子的受力圖。ABF例題3

碾子的受力圖為:GAFNABFNB解：ABFF

屋架如圖所示。A處為固定鉸鏈支座，B處為活動支座擱在光滑的水平面上。已知屋架自重G，在屋架的AC邊上承受了垂直于它的均勻分布的風(fēng)力，單位長度上承受的力為q。試畫出屋架的受力圖。ABCGq例題4屋架的受力圖為：ABC解：GFAyFAxFBqABCGq

如圖所示，水平梁AB用斜杠支撐，A，C，D三處均為光滑鉸鏈連接。勻質(zhì)梁重G1，其上放一重為G2的電動機(jī)。如不計桿CD的自重，試分別畫出桿CD和梁AB（包括電機(jī)）的受力圖。ABDCG1G2例題5

1.斜桿CD的受力圖。

CDFDFC解：ABDCG1G22.梁AB（包括電動機(jī)）的受力圖。ABDFAyFAxG1G2

如圖所示，梯子的兩部分AB和AC在A點(diǎn)鉸接，又在D，E兩點(diǎn)用水平繩連接。梯子放在光滑水平面上，若其自重不計，但在AB的中點(diǎn)處作用一鉛直載荷F。試分別畫出梯子的AB，AC部分以及整個系統(tǒng)的受力圖。FABCDEH例題61.梯子AB部分的受力圖。

解：ABHDFAyFFAxFB2.梯子AC部分的受力圖。ACEFC3.梯子整體的受力圖。ABCDEHFFBFCABCDF1F2m光滑接觸作圖示鋼架整體及AC和CD的示力圖（討論）。例題7

如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB，DE及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在K處，另一端繞過定滑輪Ⅰ和動滑輪Ⅱ后拴在銷釘B上。重物的重量為G，各桿和滑輪的自重不計。（1）試分別畫出各桿，各滑輪，銷釘B以及整個系統(tǒng)的受力圖；（2）畫出銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖；（3）畫出桿AB，滑輪Ⅰ，Ⅱ，鋼繩和重物作為一個系統(tǒng)時的受力圖。

例題8DⅡKCABEⅠG1.桿BD的受力圖。FBDFDBDB解：DⅡKCABEⅠG2.整體的受力圖。DⅡKCABEⅠGFAFExFEyACB

2.桿AB（B處仍為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D。FAFCyFCxFBxFByDⅡKCABEⅠGECKD3.桿DE的受力圖。FKFEyFEx4.輪Ⅰ(B處為沒有銷釘?shù)目祝?，的受力圖。BⅠFB1yFB1xDⅡKCABEⅠG5.輪Ⅱ的受力圖。ⅡF2F1FBDⅡKCABEⅠG6.銷釘B的受力圖。BDⅡKCABEⅠG7.整體的受力圖。