工程力學_約束與約束力ppt課件

.,第二講,回顧上一講內容工程力學靜力學靜力學概念靜力學公理本講內容1.3常見約束與約束力1.4受力分析與受力圖,.,1-3常見約束與約束力,約束是否是一種力？約束有哪些類型，其約束力怎么表示？自然界的一切事物總是以各種形式與周圍的事物互相聯(lián)系又互相制約的。何謂約束呢？,.,一、概念,自由體：位移不受限制的物體叫自由體，如汽球。,非自由體：位移受限制的物體叫非自由體，如在槽內綠球。,1-3常見約束與約束力,.,1-3常見約束與約束力,在工程實際中，構件總是以一定的形式與周圍其他構件相互聯(lián)結，即物體的運動要受到周圍其他物體的限制如這種對物體的某些位移起限制作用的周圍其他物體稱為約束,.,思考,球在空間受什么約束？火車行走靠什么約束？軸轉動受什么約束？房子的門為什么只能轉動，而不能上下運動？受什么約束？,.,1-3常見約束與約束力,約束限制非自由體運動的物體。（如繩子是小球的約束，鋼軌是火車車輪的約束，軸承是轉軸的約束等。）可見：約束能限制物體的運動，實際上是一種力，這種力就叫約束力。約束力約束作用于運動物體上的限制其運動的力。工程實際中將物體所受的力分為兩類：一類是能使物體產生運動或運動趨勢的力，稱為主動力，主動力有時也叫載荷；常用F、P、Q、G、W。另一類是約束力，它是由主動力引起的，是一種被動力。,.,一般情況下約束力是由主動力引起的，且隨主動力的變化而變化，在靜力學中可通過平衡條件求得約束力的方向總是與約束所能限制的運動方向相反，約束力的作用點在約束與被約束物體的接觸處。,強調,.,二常見的理想約束,1、柔體約束及其約束力,【柔體約束特點】只能承受拉力，而不能抵抗壓力和彎曲，即只能限制物體沿著柔索中心線伸長方向的運動。,.,柔性體約束,屬于這一類約束的有:柔軟的繩索、鏈條或膠帶等,【約束反力】柔索的約束力作用在柔索與物體的連接點上，其方向一定是沿著柔索中心線，背離被約束物體，即必為拉力?！境Ｓ梅枴砍Ｓ肍T表示。,.,舉例,作出下圖分離體的柔性約束力。（圖1），先畫A點、后畫箱蓋約束力；（圖2）先畫大輪、后畫小輪約束力,.,關鍵：箭頭朝外,.,分析受力圖A、B端約束力是否正確？說明原因，并改正錯誤。,關鍵：與繩索平行,.,二常見的理想約束,2、光滑面約束及其約束力,當兩物體接觸面之間的摩擦力小到可以忽略不計時，可將接觸面視為理想光滑的約束。這時，不論接觸面是平面或曲面，都不能限制物體沿接觸面切線方向的運動，而只限制物體沿該方向進入約束內部的運動。,.,具有光滑接觸表面的約束,光滑接觸面對物體的約束力是：通過接觸點，方向沿著接觸面公法線方向，并指向受力物體。這類約束反力也稱法向反力，通常用N表示,.,判斷正誤,關鍵：箭頭通過球心,.,三光滑圓柱鉸鏈約束,鉸鏈聯(lián)接是指兩個構件通過銷釘、螺栓等聯(lián)結在一起，兩個構件只能發(fā)生相對轉動而不能發(fā)生相對移動。,.,Fx,Fy,中間鉸,FN,中間鉸鏈各聯(lián)接構件均不固定，稱為中間鉸鏈。,在受力分析時，圓柱形鉸鏈的約束反力可用兩個正交分力Fx、Fy表示，這兩個分力通過銷孔中心,.,固定鉸鏈支座,如果連接鉸鏈中有一個構件與地基或機架相連，便構成固定鉸鏈支座，其約束反力仍用兩個正交的分力x和y表示,.,機械中常見的向心軸承實際上也構成圓柱形鉸鏈約束，如下圖所示，可以斷定軸承作用于軸頸的約束力F在垂直于軸線的橫截面內，但不能預先確定其方向，可以用正交分力Fx、Fy來表示軸承的約束力。,.,活動鉸支座（輥軸約束）,在橋梁、屋架等工程結構中經常采用這種約束。在鉸鏈支座的底部安裝一排滾輪，可使支座沿固定支承面移動，這種支座的約束性質與光滑面約束反力相同，其約束力必垂直于支承面，且通過鉸鏈中心。,.,【應用舉例】徒手作出補充力,.,總結光滑圓柱形鉸鏈,.,一、受力分析解決力學問題時，首先要選定需要進行研究的物體，即選擇研究對象；然后根據已知條件，約束類型并結合基本概念和公理分析它的受力情況，這個過程稱為物體的受力分析。作用在物體上的力有：一類是:使物體具有運動趨勢的力稱為物體所受的主動力,如重力,風力,氣體壓力等。二類是：被動力，限制物體運動的力為約束力。,1-4受力分析和受力圖,.,1、確定研究對象，取分離體；2、先畫主動力，明確研究對象所受周圍的約束，進一步明確約束類型，再畫約束反力。3、必要時需用二力平衡共線、三力平衡匯交等條件確定某些反力的指向或作用線的方位。,注意：(1)受力圖只畫研究對象的簡圖和所受的全部力；(2)每畫一力都要有依據，不多不漏；(3)不要畫錯力的方向，反力要和約束性質相符，物體間的相互約束力要符合作用與反作用公理。(4)畫整體受力圖時，不畫物體間的內力。,受力分析的步驟,.,例1作圖示軋路機軋輪的受力圖(忽略摩擦)。,B,A,P,F,FA,FB,.,例2如圖所示結構，畫AD、BC的受力圖。(不計重力）,FAy,FAx,FC,P,FC,P,FA,FB,FC,.,F1,F2,FB,FB,FAy,FAx,FCy,FCx,O,FC,例3如圖所示結構，畫AD、BC(連同滑快)的受力圖(滑塊尺寸可忽略不計)。,AD的受力圖還可以怎么畫？,課本P8例題,.