1.1約束與約束反力1.1約束與約束反力43課件講解

1.1約束與約束反力1.1約束與約束反力實(shí)際對(duì)象→力學(xué)模型→數(shù)學(xué)模型→計(jì)算力學(xué)模型的合理性直接決定計(jì)算結(jié)果的正確性，因此模型的概念和建立力學(xué)模型的思想是力學(xué)教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)。今天我們通過(guò)物體間的接觸與連接方式的簡(jiǎn)化來(lái)體會(huì)建模思想和建模過(guò)程。1.新課導(dǎo)入計(jì)算工程實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程自由體可以在空間任意運(yùn)動(dòng)、不受限制的物體非自由體運(yùn)動(dòng)受到某些限制的物體1.新課導(dǎo)入方向:總是與被約束物體的運(yùn)動(dòng)方向相反大小:未知的,隨主動(dòng)力而變,以阻止被約束物體的運(yùn)動(dòng)作用位置:接觸處阻礙物體運(yùn)動(dòng)的周圍物體1.新課導(dǎo)入約束約束對(duì)物體的作用力，簡(jiǎn)稱約束力或反力約束力（支反力）約束(反)力的特點(diǎn)（三要素）約束自由度增加一個(gè)約束減少一個(gè)自由度ABAB轉(zhuǎn)動(dòng)桿ABA處加2個(gè)鏈桿限制平動(dòng)上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)自由度k＝1桿ABB

處加鏈桿限制平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)靜止平衡自由度k＝01.新課導(dǎo)入——輔助理解約束：事先對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)加以限制之條件。約束與自由度的關(guān)系平面自由物體具有三個(gè)自由度桿AB沿X軸的移動(dòng)、沿Y軸的移動(dòng)、繞原點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)由柔軟而不計(jì)自重的繩索、鏈條、傳動(dòng)帶等形成的約束，稱為柔體約束。

約束反力特點(diǎn)：只能限制物體沿著柔體的中心線的運(yùn)動(dòng)，只能承受拉力，用T或者FT表示作用點(diǎn)：連接點(diǎn)或假設(shè)截割處反力方向：其方向沿著柔索的中心線而背離物體

2.探索研究——約束類型與反力（一）柔體約束（繩索約束）AT2T12.探索研究——約束類型與反力工程實(shí)例分析（1）（一）柔體約束（繩索約束）2.探索研究——約束類型與反力工程實(shí)例分析（2）（一）柔體約束（繩索約束）當(dāng)物體在接觸處的摩擦力很小，即可以忽略不計(jì)時(shí)，兩物體彼此形成的約束就是光滑支承面約束。2.探索研究——約束類型與反力光滑接觸面約束（二）光滑接觸面約束注意：當(dāng)接觸點(diǎn)為尖點(diǎn)時(shí)，可將尖點(diǎn)放大看成圓弧。切線W法線NW法線切線法線N2切線N1約束反力特點(diǎn)：只能限制物體沿著接觸面法線的運(yùn)動(dòng)為壓力，用N或者FN表示。作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)反力方向：沿法線方向指向被約束物體。2.探索研究——約束類型與反力工程實(shí)例分析（1）（二）光滑接觸面約束NNN2.探索研究——約束類型與反力工程實(shí)例分析（2）（二）光滑接觸面約束2.探索研究——約束類型與反力兩端各以鉸鏈與其他物體相連接且中間不受力(包括物體本身的自重)的直桿稱為鏈桿。（三）鏈桿約束約束反力特點(diǎn)：鏈桿可以受拉或者是受壓，但不能限制物體沿其他方向的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，用F表示。作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)反力方向：總是沿著鏈桿的軸線方向，指向不定。ACBABFAFB2.探索研究——約束類型與反力工程實(shí)例分析（三）鏈桿約束2.探索研究——約束類型與反力兩物體分別鉆有直徑相同的圓柱形孔，用一圓柱形銷釘連接起來(lái)，在不計(jì)摩擦?xí)r，即構(gòu)成光滑圓柱形鉸鏈約束，簡(jiǎn)稱鉸鏈約束。（四）圓柱鉸鏈約束連接鉸鏈約束反力特點(diǎn)：通過(guò)銷釘中心，在垂直銷釘軸線的平面內(nèi)。用F表示，通常分解為通過(guò)鉸鏈中心相互垂直的兩個(gè)分力Fx和Fy.作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)反力方向：通過(guò)銷釘中心，方向待定。2.探索研究——約束類型與反力（四）圓柱鉸鏈約束工程實(shí)例分析（1）鉸鉸2.探索研究——約束類型與反力（四）圓柱鉸鏈約束工程實(shí)例分析（2）2.探索研究——約束類型與反力（四）圓柱鉸鏈約束工程實(shí)例分析（3）2.探索研究——約束類型與反力（五）固定鉸鏈支座用圓柱鉸鏈連接的兩個(gè)構(gòu)件中，如果有一個(gè)固定不動(dòng)，就構(gòu)成固定鉸支座。固定鉸鏈支座簡(jiǎn)圖固定鉸支座的約束反力與圓柱鉸鏈相同F(xiàn)

FyFx2.探索研究——約束類型與反力（五）固定鉸鏈支座約束反力特點(diǎn)：只能限制物體上下、左右的平動(dòng)，不能限制物體的轉(zhuǎn)動(dòng)。用F表示，通常分解為相互垂直的兩個(gè)分力X(Fx)和Y(Fy)。作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)反力方向：通過(guò)鉸鏈中心，方向待定。2.探索研究——約束類型與反力（五）固定鉸鏈支座工程實(shí)例分析（1）2.探索研究——約束類型與反力（五）固定鉸鏈支座工程實(shí)例分析（2）——翻斗車2.探索研究——約束類型與反力(六)可動(dòng)鉸鏈支座如果將鉸鏈支座的底座與固定物之間安裝若干滾軸就構(gòu)成可動(dòng)鉸支座。RA可動(dòng)鉸鏈支座簡(jiǎn)圖

約束反力特點(diǎn)：只能限制物體沿法線方向的平動(dòng)。用R或F表示，作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)反力方向：方向沿法線（垂直于支承面），方向待定。2.探索研究——約束類型與反力(六)可動(dòng)鉸鏈支座2.探索研究——約束類型與反力(六)可動(dòng)鉸鏈支座工程實(shí)例分析（1）上擺銷釘?shù)装鍧L輪2.探索研究——約束類型與反力（七）固定端支座工程實(shí)際中把使物體的一端既不能移動(dòng)，又不能轉(zhuǎn)動(dòng)的這類約束稱為固定端支座。如建筑物上的陽(yáng)臺(tái)、插入墻壁的空調(diào)外掛機(jī)托架等。約束反力特點(diǎn)：既限制了被約束構(gòu)件的任意方向的移動(dòng)，又限制了被約束構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)。作用點(diǎn)：接觸點(diǎn)反力方向：常用兩