工程力學(xué) 課件 1.2約束和約束反力

第一章剛體靜力學(xué)基礎(chǔ)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?chē)矬w。列車(chē)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(chē)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(jiàn)的幾種類(lèi)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/二力桿二力平衡公理：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(lèi)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(lái)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?chē)矬w的約束中分離出來(lái)，畫(huà)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(huà)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(huà)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(lái)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(huà)出所解除約束處的反力？§1.4受力分析和受力圖正確畫(huà)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(lái)畫(huà)出已知外力(力偶),按約束類(lèi)型畫(huà)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(huà)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(huà)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(huà)出AB桿的受力圖(b)CBAD(a)ABCD§1.4受力分析和受力圖例3：畫(huà)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(huà)物體間的內(nèi)力§1.4受力分析和受力圖例4

試畫(huà)出圖示梁AB及BC的受力圖。ABCFqCFqFAyFAxMAFByFBxFAyFAxMAFCF

ByF

BxFC§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(huà)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。AMBCFFAyFAxFCFBCFCBFAyFAxF

BCF

CBFC§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(huà)出AB和BC的受力圖?！?.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