工程力学_约束与约束力.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第二讲,回顾上一讲内容,工程力学 静力学 静力学概念 静力学公理,本讲内容,1.3常见约束与约束力,1.4受力分析与受力图,1-3 常,见,见,约束与约束力,约束是否是一,种,种力？,约束有哪些类,型,型，其约束力,怎,怎么表示？,自然界的一切,事,事物总是以各,种,种形式与周围,的,的事物互相联,系,系又互相制约,的,的何谓约束,呢,呢？,一、概念,自由体：,位移不受限制的物,体,体叫自由体，,如,如汽球非自由体：,位移受限制的,物,物体叫非自由,体,体，如在槽内,绿,绿球1-3,常见,约束与约束力,1-3 常,见,见,约束与约束力,在工程实际中,，,，构件总是以,一,一定的形式与,周,周围其他构件,相,相互联结，即,物,物体的运动要,受,受到周围其他,物,物体的限制如,这种对物体的,某,某些位移起限,制,制作用的周围,其,其他物体称为,约,约束,思考,球在空间受什,么,么约束？,火车行走靠什,么,么约束？,轴转动受什么,约,约束？,房子的门为什,么,么只能转动，,而,而不能上下运,动,动？受什么约,束,束？,1-3 常,见,见,约束与约束力,约束限制非自由体,运,运动的物体。

如绳子是小,球,球的约束，钢,轨,轨是火车车轮,的,的约束，轴承,是,是转轴的约束,等,等可见：约束能,限,限制物体的运,动,动，实际上是,一,一种力，这种,力,力就叫约束力,约束力约束作用于运,动,动物体上的限,制,制其运动的力,工,工程实际中将,物,物体所受的力,分,分为两类：,一类是能使物,体,体产生运动或,运,运动趋势的力,，,，称为主动力,，,，主动力有时,也,也叫载荷；常,用,用F、P、Q、G、W另一类是约束,力,力，它是由主,动,动力引起的，,是,是一种被动力,一般情况下约,束,束力是由主动,力,力引起的，且,随,随主动力的变,化,化而变化，在,静,静力学中可通,过,过平衡条件求,得,得,约束力的方,向,向总是与约束,所,所能限制的运,动,动方向相反，,约,约束力的作用,点,点在约束与被,约,约束物体的接,触,触处,强调,二 常见的,理,理想约束,1、柔体约束,及,及其约束力,工程上常用的钢丝绳、皮带、链条等柔性索状物体都属于柔体约束柔体约束特,点,点】只能承,受,受拉力，而不,能,能抵抗压力和,弯,弯曲，即只能,限,限制物体沿着,柔,柔索中心线伸,长,长方向的运动,柔性体约束,属于这一类约,束,束的有:柔软,的,的绳索、链条,或,或胶带等,【约束反力】,柔,柔索的约束,力,力作用在柔索,与,与物体的连接,点,点上，其方向,一,一定是沿着柔,索,索中心线，背,离,离被约束物体,，,，即必为拉力,。

常用符号】,常,常用F,T,表示举例,作出下图分离,体,体的柔性约束,力,力图1,）,），先画A点,、,、后画箱盖约,束,束力；（图2,）,）先画大轮、,后,后画小轮约束,力,力,关键：箭头朝,外,外,分析受力图A,、,、B端约束力,是,是否正确？说,明,明原因，并改,正,正错误关键：与绳索,平,平行,二 常见的,理,理想约束,2、光滑面约,束,束及其约束力,当两物体接触,面,面之间的摩擦,力,力小到可以忽,略,略不计时，可,将,将接触面视为,理,理想光滑的约,束,束这时，不论接,触,触面是平面或,曲,曲面，都不能,限,限制物体沿接,触,触面切线方向,的,的运动，而只,限,限制物体沿该,方,方向进入约束,内,内部的运动具有光滑接触,表,表面的约束,光滑接触面对,物,物体的约束力,是,是：通过接触,点,点，方向沿着,接,接触面公法线,方,方向，并指向,受,受力物体这类约束反力,也,也称法向反力,，,，通常用,N,表示,判断正误,关键：箭头通,过,过球心,三 光滑圆,柱,柱铰链约束,铰链联接是指,两,两个构件通过,销,销钉、螺栓等,联,联结在一起，,两个构件只能,发,发生相对转动,而,而不能发生相,对,对移动。

F,x,F,y,中间铰,F,N,中间铰,中间铰链,各联接构件,均,均不固定，称,为,为中间铰链在受力分析时,，,，圆柱形铰链,的,的约束反力可,用,用两个正交分,力,力Fx、Fy 表示，这,两,两个分力通过,销,销孔中心,固定铰链支座,F,R,F,x,F,y,如果连接铰链,中,中有一个构件,与,与地基或机架,相,相连，便构成,固,固定铰链支座,，,，其约束反力,仍,仍用两个正交,的,的分力x和,y表示,机械中常见的,向,向心轴承实际,上,上也构成圆柱,形,形铰链约束，,如,如下图所示，,可,可以断定轴承,作,作用于轴颈的,约,约束力,F,在垂直于轴线,的,的横截面内，,但,但不能预先确,定,定其方向，可,以,以用正交分力,F,x、,F,y 来表示轴,承,承的约束力活动铰支座（,辊,辊轴约束）,F,N,在桥梁、屋架,等,等工程结构中,经,经常采用这种,约,约束在铰链,支,支座的底部安,装,装一排滚轮，,可,可使支座沿固,定,定支承面移动,，,，这种支座的,约,约束性质与光,滑,滑面约束反力,相,相同，其约束力必垂,直,直于支承面，,且,且通过铰链中,心,心应用举例】,徒,徒手作出补充,力,力,类 型,定义及约束力,图 片,简图及约束力画法,中间铰链：,被铰链联接的两个构件如都未固定，为中间铰链。

其约束力为一对通过铰链中心的正交分力固定铰链：,被铰链联接的两个构件如有一个被固定另外一个可绕其发生相对转动，为固定铰链其约束力为一对通过铰链中心的正交分力活动铰链支座：,铰链将构件与支座联结在一起，支座与基础之间可以有沿接触面切线方向的位移其约束力垂直支撑面并指向铰链中心总结光滑圆柱,形,形铰链,一、受力分析,解决力学问题,时,时，首先要选,定,定需要进行研,究,究的物体，即,选,选择研究对象,；,；然后根据已,知,知条件，约束,类,类型并结合基,本,本概念和公理,分,分析它的受力,情,情况，这个过,程,程称为物体的受力分析,作用在物体上,的,的力有：一类,是,是:,使物体具有运,动,动趋势的力称,为,为物体所受的主动力,如重力,风,力,力,气体压力,等,等二类是：被动,力,力，,限制物体运动,的,的力为约束力,1-4 受,力,力分析和受力,图,图,1、确定研究,对,对象，取分离,体,体；,2、先画主动,力,力，明确研究,对,对象所受周围,的,的约束，进一,步,步明确约束类,型,型，再画约束,反,反力3、必要时需,用,用二力平衡共,线,线、三力平衡,汇,汇交等条件确,定,定某些反力的,指,指向或作用线,的,的方位。

注意：(1)受力图,只,只画研究对象,的,的简图和所受,的,的全部力；,(2)每画一,力,力都要有依据,，,，不多不漏；,(3)不要画,错,错力的方向，,反,反力要和约束,性,性质相符，物,体,体间的相互约,束,束力要符合作,用,用与反作用公,理,理4)画整体,受,受力图时，不,画,画物体间的内,力,力受力分析的步,骤,骤,例,1作图示轧路机,轧,轧轮的受力图(忽略摩擦),F,P,B,A,B,A,P,F,F,A,F,B,例2,如图所示结构,，,，画,AD、BC,的受力图不,不计重力）,D,C,B,A,P,F,Ay,F,Ax,A,C,D,F,C,P,F,C,D,C,A,P,F,A,B,C,F,B,F,C,F,1,F,2,D,B,A,C,F,1,F,2,D,B,A,F,B,F,B,F,Ay,F,Ax,F,Cy,F,Cx,O,F,C,C,B,例3,如图,所,所示,结,结构,，,，画,AD,、,、BC,(连,同,同滑,快,快),的,的受,力,力图(滑,块,块尺,寸,寸可,忽,忽略,不,不计)F,2,F,B,C,B,AD,的,的受,力,力图,还,还可,以,以怎,么,么画,？,？,课本P8,例,例题,本讲,总,总结,理解,约,约束,概,概念,自由,体,体,非,非自,由,由体,约,约,束,束,约,约束,力,力,约束,的,的三,种,种类,型,型（,每,每种,类,类型,约,约束,力,力如,何,何确,定,定）,柔性,约,约束,光,光,滑,滑面,约,约束,光,光,滑,滑圆,柱,柱形,铰,铰链,约,约束,三,三种,分析,受,受力,的,的步,骤,骤？,分离,体,体,主,主动,力,力,约,约束,力,力,会,会应,用,用,习题1-1,画,画出,下,下列,指,指定,物,物体,的,的受,力,力图,。