土木工程力學(xué)08-約束與約束反力下

1、學(xué)習(xí)探究12022-6-1土木工程力學(xué)第一章第三節(jié)約束與約束反力（下）合肥鐵路工程學(xué)校 機(jī)電教研室學(xué)習(xí)探究22022-6-1約束與約束反力（下）溫故知新學(xué)習(xí)探究知識強(qiáng)化課堂延伸提綱挈領(lǐng)學(xué)習(xí)探究32022-6-1學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究42022-6-1第三節(jié)第三節(jié) 約束與約束反力（下）約束與約束反力（下）學(xué)習(xí)探究52022-6-1一、知識回顧一、知識回顧1、柔體約束及其反力特點(diǎn)通過接觸點(diǎn)，沿柔索而背離物體。2、光滑接觸面約束及其反力特點(diǎn)沿公法線方向指向被約束的物體學(xué)習(xí)探究62022-6-1一、知識回顧一、知識回顧3、圓柱鉸鏈約束及其反力特點(diǎn)約束反力用兩個(gè)互相垂直的分力表示4、鏈桿約束及其反力特點(diǎn)沿鏈桿

2、軸線，兩個(gè)力，方向相反學(xué)習(xí)探究72022-6-1 任何建筑結(jié)構(gòu)（構(gòu)件），都必須安置在一定的任何建筑結(jié)構(gòu)（構(gòu)件），都必須安置在一定的支承物（基礎(chǔ)）上，才能承受荷載的作用，達(dá)到穩(wěn)支承物（基礎(chǔ)）上，才能承受荷載的作用，達(dá)到穩(wěn)固使用的目的。固使用的目的。 在工程上常常通過在工程上常常通過支座支座將構(gòu)件支承在基礎(chǔ)或另將構(gòu)件支承在基礎(chǔ)或另一靜止的構(gòu)件上，我們將構(gòu)件與基礎(chǔ)連接的裝置稱一靜止的構(gòu)件上，我們將構(gòu)件與基礎(chǔ)連接的裝置稱為為支座支座。學(xué)習(xí)探究82022-6-1支座對構(gòu)件構(gòu)成了約束，支座對構(gòu)件的約束反支座對構(gòu)件構(gòu)成了約束，支座對構(gòu)件的約束反力叫做力叫做支座約束反力支座約束反力。對實(shí)際支座進(jìn)行簡化后，得到

3、三種理想支座：對實(shí)際支座進(jìn)行簡化后，得到三種理想支座：固定鉸支座固定鉸支座、可動鉸支座可動鉸支座和和固定端支座固定端支座。學(xué)習(xí)探究92022-6-1鉸鏈支座約束鉸鏈支座約束采用鉸鏈連接的支座就是鉸鏈支座。鉸鏈支座包括固定鉸支座和可動鉸支座兩種。固定鉸支座和光滑圓柱鉸鏈?zhǔn)欠浅Ｏ嗨频摹W(xué)習(xí)探究102022-6-1圓柱鉸鏈的約束反力方向一般畫法F力學(xué)簡圖BABFxFy圓柱鉸鏈的約束反力一般用其兩個(gè)分力表示。學(xué)習(xí)探究112022-6-1習(xí)題集第7頁圖1-10 （c）ABCF繩ED求AC桿、BC桿和整體的受力圖作業(yè)講評作業(yè)講評學(xué)習(xí)探究122022-6-1圖1-10 （c）ABCF繩ED圓柱鉸鏈C點(diǎn)的受力

4、圖FCxFCyACFCxFCyACFCxFCyACFCxFCyAC四選一右下右下右上右上左下左下左上左上學(xué)習(xí)探究132022-6-1圖1-10 （c）ABCF繩EDAC桿的受力圖ACDFNAFTDFCxFCyACDFNAFTDFCO確定而完美的結(jié)果假定待完善的狀態(tài)學(xué)習(xí)探究142022-6-1學(xué)習(xí)探究152022-6-1固定鉸支座約束固定鉸支座約束 圓柱鉸鏈所連接的圓柱鉸鏈所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，如果有一兩個(gè)構(gòu)件中，如果有一個(gè)被個(gè)被固定在基礎(chǔ)上固定在基礎(chǔ)上，便，便構(gòu)成了構(gòu)成了固定鉸支座固定鉸支座。 固定鉸支座固定鉸支座(物物A固定固定)A學(xué)習(xí)探究162022-6-1將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件用將結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件用銷

5、釘銷釘與地面或機(jī)座連接就構(gòu)與地面或機(jī)座連接就構(gòu)成了成了固定鉸支座固定鉸支座.這種支座這種支座限制限制構(gòu)件沿任何方構(gòu)件沿任何方向向移動移動，但，但不限制不限制其繞銷釘?shù)钠淅@銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動。學(xué)習(xí)探究172022-6-1首都機(jī)場候機(jī)樓頂棚拱架支座首都機(jī)場候機(jī)樓頂棚拱架支座學(xué)習(xí)探究182022-6-1小區(qū)公園的兒童游樂設(shè)施小區(qū)公園的兒童游樂設(shè)施學(xué)習(xí)探究192022-6-1學(xué)習(xí)探究202022-6-1大小大小方向方向作用點(diǎn)作用點(diǎn)未知不確定不確定垂直與垂直與銷釘軸銷釘軸線的平線的平面內(nèi)面內(nèi)銷釘與銷釘與物體的物體的接觸點(diǎn)接觸點(diǎn)固定鉸支座約束反力的特點(diǎn)學(xué)習(xí)探究212022-6-1固定鉸鏈支座固定鉸鏈支座 若圓

6、柱銷連接的兩構(gòu)件中有若圓柱銷連接的兩構(gòu)件中有一個(gè)是一個(gè)是固定固定構(gòu)件，則稱其為固定鉸鏈支座構(gòu)件，則稱其為固定鉸鏈支座和圓柱鉸鏈的約束反力畫法一樣，固定鉸支座也用其兩個(gè)分力表示。學(xué)習(xí)探究222022-6-1約束力過銷中心，方向不好確定約束力過銷中心，方向不好確定通常用正交的兩個(gè)分力表示。通常用正交的兩個(gè)分力表示。FRFAxFAyA學(xué)習(xí)探究232022-6-1固定鉸鏈支座：固定鉸鏈支座：約束反力用其兩個(gè)分力表示。約束反力用其兩個(gè)分力表示。A學(xué)習(xí)探究242022-6-1 固定鉸支座與圓柱鉸鏈的區(qū)別：固定鉸支座與圓柱鉸鏈的區(qū)別：固定鉸支座的固定鉸支座的約束性能約束性能與與圓柱鉸鏈相同。圓柱鉸鏈相同。區(qū)

7、別區(qū)別只是其中一個(gè)物體是否固定。只是其中一個(gè)物體是否固定。 固定鉸支座固定鉸支座圓柱鉸鏈圓柱鉸鏈學(xué)習(xí)探究252022-6-1 固定鉸支座反力的固定鉸支座反力的方向、作用點(diǎn)：方向、作用點(diǎn)：固定鉸支座的支座反力固定鉸支座的支座反力在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)，通過鉸心，且方向未定。在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)，通過鉸心，且方向未定。FAyFAxFA計(jì)算簡圖計(jì)算簡圖AAAAA受力圖受力圖（支座反力）（支座反力）A學(xué)習(xí)探究262022-6-1AAAA固定鉸的表達(dá)方式學(xué)習(xí)探究272022-6-1固定鉸支座反力的畫法固定鉸支座反力的畫法AyFAxFAA學(xué)習(xí)探究282022-6-1學(xué)習(xí)探究292022-6-1 在固

8、定鉸支座下面加幾個(gè)滾軸支承于平面上，但支座的在固定鉸支座下面加幾個(gè)滾軸支承于平面上，但支座的連接使它不能離開支承面，就構(gòu)成了連接使它不能離開支承面，就構(gòu)成了可動鉸支座可動鉸支座。 這種支座只能限制構(gòu)件在垂直于這種支座只能限制構(gòu)件在垂直于支承面方向上的移動，而不能限制構(gòu)支承面方向上的移動，而不能限制構(gòu)件繞銷釘軸線的轉(zhuǎn)動和沿支承面方向件繞銷釘軸線的轉(zhuǎn)動和沿支承面方向上的移動上的移動可動鉸支座約束可動鉸支座約束( (又叫滾軸支座約束又叫滾軸支座約束) )可動鉸支座可動鉸支座學(xué)習(xí)探究302022-6-1可動鉸支座可動鉸支座 這種約束只能限制物體沿支承面法線方這種約束只能限制物體沿支承面法線方向運(yùn)動，而

9、不能限制物體沿支承面移動和相對于銷釘向運(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。所以其軸線轉(zhuǎn)動。所以其約束反力垂直于支承面，方向未定約束反力垂直于支承面，方向未定結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)簡圖工程實(shí)例工程實(shí)例學(xué)習(xí)探究312022-6-1 方向、作用點(diǎn)：方向、作用點(diǎn)：可動鉸支座的支座可動鉸支座的支座反力通過銷釘中心，并反力通過銷釘中心，并垂直于支承面，方向可能指向構(gòu)件，也可能背離構(gòu)件，方向可能指向構(gòu)件，也可能背離構(gòu)件，視主動力情況而定。視主動力情況而定?？蓜鱼q支座約束可動鉸支座約束可動鉸支座可動鉸支座學(xué)習(xí)探究322022-6-1可動鉸支座約束可動鉸支座約束學(xué)習(xí)探究332022-6-1FA計(jì)算簡圖計(jì)

10、算簡圖AA受力圖受力圖AA可動鉸支座的可動鉸支座的簡圖和受力圖簡圖和受力圖A學(xué)習(xí)探究342022-6-1大小大小方向方向作用點(diǎn)作用點(diǎn)未知不確定不確定垂直于垂直于支撐面支撐面銷釘與銷釘與物體的物體的接觸點(diǎn)接觸點(diǎn)可動鉸支座約束反力的特點(diǎn)可動鉸支座約束反力的特點(diǎn)學(xué)習(xí)探究352022-6-1表達(dá)方式學(xué)習(xí)探究362022-6-1 FA表達(dá)方式及受力垂直于支撐面垂直于支撐面學(xué)習(xí)探究372022-6-1學(xué)習(xí)探究382022-6-1學(xué)習(xí)探究392022-6-1學(xué)習(xí)探究402022-6-1工程應(yīng)用門窗過梁學(xué)習(xí)探究412022-6-1 大型屋架、橋梁等結(jié)構(gòu)在荷載、溫度等影響下發(fā)生變大型屋架、橋梁等結(jié)構(gòu)在荷載、溫度

11、等影響下發(fā)生變形時(shí)，將繞其端部略有轉(zhuǎn)動，且兩端之間的距離也將略形時(shí)，將繞其端部略有轉(zhuǎn)動，且兩端之間的距離也將略有改變，故通常均一端采用固定鉸支有改變，故通常均一端采用固定鉸支, ,另一端采用可動鉸另一端采用可動鉸支來支承。這種支承方式稱為簡支。支來支承。這種支承方式稱為簡支。簡支梁橋簡支梁橋?qū)W習(xí)探究422022-6-1學(xué)習(xí)探究432022-6-1補(bǔ)充知識：力偶（課本補(bǔ)充知識：力偶（課本3333頁）頁）由兩個(gè)等值、反向、不共線的（平行）力組成的力系稱為力偶力偶，記作, F F力偶系只能使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)而不能使物體產(chǎn)生移動。力偶系只能使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)而不能使物體產(chǎn)生移動。學(xué)習(xí)探究442022-

12、6-1補(bǔ)充知識：力偶（課本補(bǔ)充知識：力偶（課本3333頁）頁）力偶臂（力偶臂（d d）力偶中兩力作用線之間的垂直距離。力偶中兩力作用線之間的垂直距離。力偶臂（力偶臂（d d）力偶矩（力偶矩（MM）力偶中力和力偶臂的乘積。力偶中力和力偶臂的乘積。dFM逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，力偶矩取正值。M力偶的表示：學(xué)習(xí)探究452022-6-1固定端支座約束固定端支座約束 如果物體與支座固定在一起，使物體既不能沿任何方向移動，如果物體與支座固定在一起，使物體既不能沿任何方向移動，也不能轉(zhuǎn)動，這類約束稱為也不能轉(zhuǎn)動，這類約束稱為固定端支座固定端支座或或固定支座固定支座。學(xué)習(xí)探究462022-6-1固定端支座約束固定端支座約

13、束約束力約束力：限制物體移動的約束力限制物體移動的約束力F FAXAX、F FAyAy， 限制轉(zhuǎn)動的約束力偶限制轉(zhuǎn)動的約束力偶 mmA A。方向未定方向未定。限制物體在任何方限制物體在任何方向的移動和轉(zhuǎn)動向的移動和轉(zhuǎn)動ABFAymAAB計(jì)算簡圖計(jì)算簡圖受力圖受力圖MFAYFAX學(xué)習(xí)探究472022-6-1AFAxFAyMA1 既能阻止桿端的任何既能阻止桿端的任何移動移動，也能阻止，也能阻止桿端轉(zhuǎn)動，桿端轉(zhuǎn)動，其約束力其約束力必為一個(gè)方向未定的必為一個(gè)方向未定的力和一個(gè)力偶。力和一個(gè)力偶。2 固定支座的約束力表示，其中固定支座的約束力表示，其中力的指向力的指向及及力偶的轉(zhuǎn)向力偶的轉(zhuǎn)向都是都是假設(shè)

14、的假設(shè)的.學(xué)習(xí)探究482022-6-1AFAXFAY MAA固定端支座約束：約束反力用兩個(gè)相互垂直的分力FAX、FAY和力矩為M的力偶表示。學(xué)習(xí)探究492022-6-1FAXFAY MA固定端支座約束：約束反力用兩個(gè)相互垂直的分力FAX、FAY和力矩為M的力偶表示。學(xué)習(xí)探究502022-6-1A固定端支座表達(dá)方式FxFyAMAMFAYFAXA學(xué)習(xí)探究512022-6-1 學(xué)習(xí)探究522022-6-11 12 23 34 45 57 7固定鉸支座固定鉸支座圓柱鉸鏈圓柱鉸鏈6 6固定端支座固定端支座可動鉸支座可動鉸支座固定鉸支座固定鉸支座固定鉸支座固定鉸支座可動鉸支座可動鉸支座學(xué)習(xí)探究532022

15、-6-1111110109 98 8固定鉸支座固定鉸支座鏈桿約束鏈桿約束可動鉸支座可動鉸支座可動鉸支座可動鉸支座學(xué)習(xí)探究542022-6-1練 習(xí)學(xué)習(xí)探究552022-6-1A AA AC CD DB BA AB B（1）（2）（3）學(xué)習(xí)探究562022-6-1A AFxFy（1）固定端支座約束：約束反力用兩個(gè)相互垂直的分力FAX、FAY和力矩為M的力偶表示。AMAFxFyAMA學(xué)習(xí)探究572022-6-1A AB B（2）A:固定鉸支座約束：約束反力用兩個(gè)相互垂直的分力FAX、FAY表示。AB:可動鉸支座約束：約束反力為垂直支撐面的力FBFAxFAyFBB學(xué)習(xí)探究582022-6-1A AC

16、 CD DB B（3）A:固定絞支座約束B:可動絞支座約束CD:鏈桿約束約束反力沿著鏈桿的軸線。AFAxFAyFBBCFC學(xué)習(xí)探究592022-6-1（3）AFAFBBCFCOA:固定絞支座約束反力是可以運(yùn)用三力平衡匯交定理確定具體方向。學(xué)習(xí)探究602022-6-11、習(xí)題集第5頁第4題； 或第4頁第3題（選作）2、習(xí)題集第5頁第5題；要求用鉛筆畫圖！課外作業(yè)學(xué)習(xí)探究612022-6-1作業(yè)：作業(yè)： 5頁第4題：求鋼架ABCD的受力圖圖1-7（a）ADCFPB圖1-7（b）ADCFPB學(xué)習(xí)探究622022-6-1作業(yè)：作業(yè)： 5頁第4題：求鋼架ABCD的受力圖ADCFPBFAxFAyB點(diǎn)：可動鉸支座反力：垂直于支撐面FBA點(diǎn)：固定鉸支座反力：用正交的兩個(gè)分力表示。（a）分離體畫圖更加清晰學(xué)習(xí)探究632022-6-1作業(yè)：作業(yè)： 5頁第4題ADCFPB（b）FBB點(diǎn)：可動鉸支座，反力垂直于支撐面A點(diǎn)：固定鉸支座，反力用正交的兩個(gè)分力表示。FAxFAy學(xué)習(xí)探究642022-6-1作業(yè)：作業(yè)： 5頁第4題ADCFPB（b）FBA點(diǎn)：可以用三力平衡匯交定理確定實(shí)際方向。FA學(xué)習(xí)探究652022-6-1BACFBACF作業(yè)：作業(yè)： 5頁第5題：求三鉸架AB桿、BC桿的受力圖學(xué)習(xí)探究662022-6-1ABF畫出AB桿的受力圖ABFAFBAB桿是鏈桿約束，也就是直的二