工程力学之约束与约束力(PPT32页)

强调
▲一般情况下约束力是由主动力引起的，且随主动 力的变化而变化，在静力学中可通过平衡条件求得
▲约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相 反，约束力的作用点在约束与被约束物体的接触处 。
二 常见的理想约束 1、柔体约束及其约束力
—— 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。
❖ 机械中常见的向心轴承实际上也构成圆柱形铰链 约束，如下图所示，可以断定轴承作用于轴颈的 约束力F在垂直于轴线的横截面内，但不能预先 确定其方向，可以用正交分力Fx 、Fy 来表示轴 承的约束力。
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❖ 【应用举例】徒手作出补充力
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二 常见的理想约束 2、光滑面约束及其约束力
当两物体接触面之间的摩擦力小到可以忽略不计时， 可将接触面视为理想光滑的约束。
这时，不论接触面是平面或曲面，都不能限制物体沿 接触面切线方向的运动，而只限制物体沿该方向进入约束 内部的运动 。
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❖ 这种对物体的某些位移起限制作用的周围其他物 体称为约束
思考
❖ 球在空间受什么约束？ ❖ 火车行走靠什么约束？ ❖ 轴转动受什么约束？ ❖ 房子的门为什么只能转动，而不能上下运动？受什么约束？
§1-3 常见约束与约束力
❖ 约束—— 限制非自由体运动的物体。（如绳子是小球的 约束，钢轨是火车车轮的约束，轴承是转轴的约束等。）
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具有光滑接触表面的约束
光滑接触面对物体的约束力是：通过接触点，方 向沿着接触面公法线方向，并指向受力物体。这类约来自百度文库束反力也称法向反力，通常用ＦN表示
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判断正误
关键：箭头通过球 心
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活动铰支座（辊轴约束）
FN
在桥梁、屋架等工程结构中经常采用这种约束。在铰链 支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动 ，这种支座的约束性质与光滑面约束反力相同，其约束 力必垂直于支承面，且通过铰链中心。
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三
光滑圆柱铰链约束
铰链联接是指两个构件通过销钉、螺栓等联结在一起， 两个构件只能发生相对转动而不能发生相对移动。
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举例 作出下图分离体的柔性约束力。[（图1），先画A点、
后画箱盖约束力；（图2）先画大轮、后画小轮约束力]
关键：箭头朝外
❖ 分析受力图A、B端约束力是否正确？说明原因， 并改正错误。
关键：与绳索平行
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【柔体约束特点】 只能承受拉力，而不能抵抗压力和弯曲 ，即只能限制物体沿着柔索中心线伸长方向的运动。
柔性体约束 属于这一类约束的有:柔软的绳索、链条或胶带等
【约束反力】 柔索的约束力作用在柔索与物体的连接点上，其方向一 定是沿着柔索中心线，背离被约束物体，即必为拉力。 【常用符号】 常用FT表示。
固定铰链支座
FR
Fy
Fx
如果连接铰链中有一个构件与地基或机架相连，便构 成固定铰链支座，其约束反力仍用两个正交的分力Ｆx 和Ｆy表示
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中间铰
中间铰链 ——各联接构件均不固定，称为中间铰链。
FN Fy Fx
中间铰
在受力分析时，圆柱形铰链的约束反力可用两个正 交分力Fx 、Fy 表示，这两个分力通过销孔中心
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❖ 可见：约束能限制物体的运动，实际上是一种力，这种力 就叫约束力。
❖ 约束力—— 约束作用于运动物体上的限制其运动的力。 工程实际中将物体所受的力分为两类： 一类是能使物体产生运动或运动趋势的力，称为主动力， 主动力有时也叫载荷；常用F、P 、Q、G、W。 另一类是约束力，它是由主动力引起的，是一种被动力。
互相联系又互相制约的。何谓约束呢？
§1-3 常见约束与约束力
一、概念 自由体：位移不受限制的物体叫自由体，如汽球。 非自由体：位移受限制的物体叫非自由体，如在槽内绿球。
§1-3 常见约束与约束力 ❖ 在工程实际中，构件总是以一定的形式与周围其
他构件相互联结，即物体的运动要受到周围其他 物体的限制如
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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
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§1-3 常见约束与约束力
❖ 约束是否是一种力？ ❖ 约束有哪些类型，其约束力怎么表示？ ❖ 自然界的一切事物总是以各种形式与周围的事物