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1、1,静力学,约束力：约束作用于该物体上的限制其运动的力,称为约束力。主动力:作用于被约束物体上的约束力以外的力统称为主动力.,1-5 约束和约束力,一、概念,自由体：位移不受限制的物体叫自由体。,非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。,约束：非自由体的运动受到周围其它物体的限制条件。（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）,2,静力学,大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。,约束力特点：,G,3,静力学,绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。用符号F或T表示.,二、约束类型和确定约束力方向的方法：,1、柔性约
2、束(由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束),4,静力学,约束力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体，为压力。这类约束力也称法向约束力。常用FN,2、光滑接触面的约束(光滑指不计摩擦),不能限制物体沿接触面切线方向的运动(相对转动)，而只能限制物体沿着接触面的公法线指向约束物体方向的运动。,5,静力学,3、圆柱形铰链约束,中间铰约束,6,静力学,A,A,其约束力作用在垂直于销钉轴线平面内，通过销钉中心，方向不定。为计算方便，铰链约束的约束力常用过铰链中心两个大小未知的正交分力XA，YA来表示。两个分力的指向可以假设。,7,中间铰约束的特点,由于销钉与物体的圆孔表面都是光滑的,两者之间总是有缝
3、隙,产生局部接触,本质上属于光滑接触面约束;那么销钉对物体的约束力应通过物体圆孔中心.但由于接触点不确定,故中间铰链对物体的约束力特点是:作用线通过销钉中心,垂直于销钉轴线,方向不定。,8,静力学,固定铰链支座约束：将结构物或构件用销钉与地面或机座连接就构成了固定铰支座。固定铰支座的约束特点与中间铰约束相同。,9,静力学,活动铰支座（辊轴支座）：在固定铰支座和支承面间装有辊轴，就构成了辊轴支座，又称活动铰支座。这种约束只能限制物体沿支承面法线方向运动，而不能限制物体沿支承面移动和相对于销钉轴线转动。所以其约束力垂直于支承面，通过销钉中心指向不定。,N的实际方向也可以向下，但一般都向上,10,静
4、力学,活动铰支座（辊轴支座）,结构实例,结构简图,11,静力学,滑槽与销钉（双面约束）,链杆约束（二力杆约束）两端以铰链与其它物体连接，中间不受力且不计自重的刚性直杆称链杆，这种约束反力只能限制物体沿链杆轴线方向运动，因此链杆的约束力必沿杆两端铰链中心连线，指向不定，指向或为拉力或为压力。链杆属于二力杆的一种特殊情形。,结构实例（辅助支承）,结构简图,12,13,固定端约束,将构件的一端插入一固定物体（如墙）中，就构成了固定端约束。在连接处具有较大的刚性，被约束的物体在该处被完全固定，即不允许相对移动也不可转动。固定端的约束力，一般用两个正交分力和一个约束力偶来代替，方向不定。,性质特点：限制
5、了平面内可能的运动（移动和转动）。,能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动。,14,固定端支座,15,静力学,一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体 压力等。二类是：被动力，即约束力。,1-6 物体的受力分析和受力图,16,物体受力分析包含两个步骤：取分离体，画受力图。1取脱离体：是把所要研究的物体解除约束，即解除研究对象与其它部分的联系；,2画受力图：在脱离体上画所有主动力；用相应的约束力代替解
6、除的约束，画出其简图受力图。,受力图是画出分离体上所受的全部力，即主动力与约束力的作用点、作用线及其作用方向。主动力是荷载产生的力，实际作用的力；约束力是解除联系的作用力。,17,静力学,画物体受力图主要步骤为：选研究对象；取分离体；画上主动力；画出约束力力。,二、受力图,例1,18,静力学,例2 画出下列各构件的受力图,19,静力学,20,静力学,21,静力学,例3 画出下列各构件的受力图,说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况。,22,静力学,例4 尖点问题,应去掉约束,应去掉约束,23,静力学,例5 画出下列各构件的受力图,24,静力学,三、画受力图应注意的问
7、题,除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。,2、不要多画力,要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。,1、不要漏画力,25,静力学,约束力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。,即受力图一定要画在分离体上。,26,静力学,一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不
8、同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。,对于某一处的约束力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。,27,小结：（1）分离体要彻底分离。（2）约束力、主动力一个不能少。（3）约束力要符合约束力的性质。（4）未知力先假设方向，计算结果定实际方向。（5）分离体内力不能画。（6）作用力与反作用力方向相反，分别画在不同的分离体上。,28,例 1 一重为G的球体A，用绳子BC系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体A的受力图。,G,A,D,B,C,G,A,D,B,FT,FN,29,例2 如图所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接而成。设半拱自重不计，
9、在半拱AB上作用有载荷F，试画出左半拱片AB的受力图。,30,例1-3 如图曲柄冲压机工作简图，皮带轮重力为G，冲头C及连杆BC的重量忽略不计，冲头C所受工作阻力为Q。试画出带轮A、连杆BC、冲头C和整个系统的受力图。,31,B,C,A,GAB,W,FW,B,GAB,C,A,FNM,FNM,M,M,GC,GC,F,FAX,FAY,32,D,F,F B,X A,物体受力分析步骤,1取研究对象；画分离体图,2在分离体上画所有主动力,3在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约束力，假设一个正方向,33,例21画出翻斗的受力图,解：,1取研究对象；画分离体图,2在分离体上画所有主动力,3在分离体上解除
10、约束处按约束性质画出全部约束力，假设一个正方向,34,例22简支梁两端分别为固定铰支座和可动铰支座，在C处作用一集中荷载FP，梁重不计，试画梁AB的受力图。,F,35,D,F,F B,X A,解：,1取研究对象；画分离体图,2在分离体上画所有主动力,3在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约束力，假设一个正方向,36,例23三铰拱桥由左右两拱铰接而成，如图217a所示。设各拱自重不计，在拱AC上作用荷载F。试分别画出拱AC和CB的受力图。,解,FC,FB,FC,FA,FC,XA,37,例25作图示系统的受力图。,38,下图中各物体受力图是否正确？若有错误试改正。,力的可传性原理的适用条件是什么？如左图所示，能否根据力的可传性原理，将作用于杆AC上的力F沿其作用线移至杆BC上而成力F？,右图中力F作用在销钉C上，试问销钉C对AC的力与销钉C对BC的力是否等值、反向、共线？为什么？,思考题,39,21说明下列式子的意义和区别（1）F1 F2和F1 F2；（2）FR F1F2和FR F1F2,22作用于刚体上大小相等、方向相同的两个力对刚体的作用是否等效？,
