2讲 约束力与受力分析.ppt

一 约束与约束力约束：对非自由体的位移起限制作用的物体.,约束力：约束对非自由体的作用力．,约束力,大小——待定,方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反,作用点——接触处,第二讲 约束力与受力分析,,,,,工程常见的约束,1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）,,,,,,光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用 表示．,,,,,2 、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束,柔索只能受拉力，又称张力.用 表示．,,,,,柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体．,胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力．,,,,,3 、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等）,（1） 径向轴承（向心轴承）,约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、轴承孔为约束．,,,,,约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束——法向约束力．,约束力作用在接触处，沿径向指向轴心．,当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变．,可用二个通过轴心的正交分力 表示．,,,,,（2）光滑圆柱铰链,约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀．,,,,,约束力：,光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示．,其中有作用反作用关系,一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出．,,,,,（3） 固定铰链支座,约束特点：,由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成．,约束力：与圆柱铰链相同,以上三种约束（经向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合问题，都可称作光滑圆柱铰链．,,,,,4、其它类型约束,（1）滚动支座,约束特点：,在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成．,约束力：,构件受到⊥光滑面的约束力．,,,,,(2) 球铰链,约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意转动，但构件与球心不能有任何移动．,约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题．,约束力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间力.可用三个正交分力表示．,,,,,（3）止推轴承,约束特点：,止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制．,约束力：比径向轴承多一个轴向的约束反力，亦有三个正交分力 ．,,,,,（2）柔索约束——张力,球铰链——空间三正交分力,止推轴承——空间三正交分力,（4）滚动支座—— ⊥光滑面,（3）光滑铰链——,（1）光滑面约束——法向约束力,,,,,二 受力分析和受力图,在受力图上应画出所有力，主动力和约束力（被动力）,画受力图步骤：,3、按约束性质画出所有约束（被动）力,1、取所要研究物体为研究对象（隔离体）画出其简图,2、画出所有主动力,,,,,例1,解：画出简图,画出主动力,画出约束力,,,碾子重为 ，拉力为 ， 、 处光滑接触，画出碾子的受力图．,,,,,例2,解：取屋架,画出主动力,画出约束力,画出简图,屋架受均布风力 （N/m）， 屋架重为 ，画出屋架的受力图．,,,,,例3,解：取 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b),水平均质梁 重为 ，电动机重为 ，不计杆 的自重，画出杆 和梁 的受力图．图(a),,,,,,取 梁，其受力图如图 (c),若这样画，梁 的受力图又如何改动?,杆的受力图能否画为图（d）所示？,,,,,例4,不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱 的受力图与系统整体受力图．,解：右拱 为二力构件，其受力图如图（b）所示,,,,,系统整体受力图如图（d）所示,,取左拱 ,其受力图如图（c）所示,,,,,考虑到左拱 三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱 的受力图，如图（e）所示,此时整体受力图如图（f）所示,,,,,讨论：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？,如图,（g）,（h）,（i）,,,,,例5,不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图．图(a),解：绳子受力图如图（b）所示,,,,,梯子左边部分受力图如图（c）所示,梯子右边部分受力图如图（d）所示,,,,,整体受力图如图（e）所示,提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？,,,,,作业：哈工大，《理论力学》（第五版） 1-1：e，g，i，k,。