b约束与约束反力.pptx
概念刚体物体在受力的情况下,形状和大小保持不变的物体是一种理想化的模型在外力作用下,形状和大小发生改变的称作变形体实际的研究中,如果变形对于我们研究的内容影响非常微弱,则把研究对象视为刚体例如研究火车在铁轨上的行驶规律,则可把铁轨和车轮都视为刚体。第1页/共27页自由体物体的运动是自由的，位移不受任何限制空间站，人造卫星，空中飞行的小鸟非自由体不能够自由运动，物体的位移受到某些限制用绳吊着的小球，铁轨上的列车第2页/共27页约束限制物体运动的周围物体自由体只有在力的作用下才能改变运动状态，因此约束对物体必有力的作用约束反力约束对被约束物体施加的作用力，简称反力约束反力的方向总是沿着约束所能阻止物体的运动方向相反与约束反力相对应，能够主动引起物体运动状态改变的力，称作主动力，或者荷载。第3页/共27页几种基本类型的约束柔索软绳、链条、皮带之类的约束这类物体只能承受拉力，又称张力，因此，只能限制物体沿柔索的伸长方向运动，因此，柔所的约束反力的作用线沿着柔索，背离约束物体。产生约束数量：1第4页/共27页胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。第5页/共27页光滑接触面当物体间的摩擦可以忽略不计时，则可视两物体为光滑接触光滑接触面只能限制物体沿接触面的法线方向并指向接触面内部的运动约束反力的作用线过接触点，沿接触面的公法线方向,故称为法向约束力只能是压力，方向指向被约束物体产生约束数量：1第6页/共27页公切线法线第7页/共27页光滑圆柱铰链也称作铰链，工程与机械中常用来连接构件或零件特点：两个物体，两个孔，中间用一销钉固定常见的剪刀、门窗折页，自行车的链条等圆孔是光滑的，因此，销钉只能限制两物体的相对移动，而不能限制相对转动。销钉与圆孔间仍属光滑接触面光滑链铰的约束反力通过链铰中心，方向无法确定时，用两个分力表示；分力方向假定，正负号代表其方向产生约束数量：2第8页/共27页铰链动画第9页/共27页固定铰支座特点将前面光滑圆柱铰链两构件中的一个与基础或静止不动的物体相连反力与光滑圆柱铰链相同因此，固定铰支座也是一种光滑圆柱铰链产生约束数量：2第10页/共27页可动铰支座特点在固定铰支座的固定部分与地面或静止物体间安装辊轴，允许支座沿支撑面移动，但不能脱离支撑面反力与光滑接触面类似，垂直于光滑面产生约束数量：1第11页/共27页球铰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反力忽略摩擦时,球与球壳之间仍是光滑摩擦问题约束反力通过接触点，指向球心，不能预先确定通常用三个方向的分力表示产生约束数量：3第12页/共27页链杆特点一直杆，不计自重，两端用铰与其他物体相连，中间不受外力作用只能限制物体沿链杆中心线方向的运动反力作用线过链杆中心线，可以是拉力，亦可是压力方向背离或指向被约束物体产生约束数量：1第13页/共27页固定端第14页/共27页特点构件直接与基础或静止物体相连被约束物体既不能相对基础移动，也不能转动反力平面状态：两个相互正交分力+一个力矩三位状态：三个相互正交分力+三个力矩产深约束数量平面状态：3三维状态：6=第15页/共27页进行力学分析的时候，通常用链杆表示其它约束光滑圆柱铰链=2链杆可动铰支座=1链杆球铰=3链杆固定端平面=3链杆空间=6链杆第16页/共27页小结光滑面约束法向约束力柔索约束张力光滑铰链两垂直分力可动支座垂直于接触面的法向力球铰支座空间三正交分力链杆轴线方向拉力或压力第17页/共27页物体的受力分析和受力图物体运动状态的改变与其所受到外力有关，研究物体的平衡、运动状态，首先要分析物体的受力情况，这个过程叫做受力分析。整体由几个构件组合在一起，形成的一个稳定结构分离体组成整体的构件受力图表示分离体受力的简明图形整体分离体第18页/共27页画受力图步骤画出分离体去掉分离体的全部约束画出的图形要能够准确的表示分离体的几何特性将已知的主动力（荷载）画在简图上包括主动力的位置和方向按分离体所受约束性质画出所有约束反力（被动力）画受力图的关键步骤根据约束性质、同时考虑静力学公理画出约束反力第19页/共27页例1碾子重为p，拉力为f，A，B处为光滑接触，画出碾子受力图解：取分离体，画出简图画主动力画约束反力第20页/共27页例2屋架受均布风力q(N/m)，屋架自重为p，画出屋架的受力图解：取屋架，画出简图画出主动力画出约束反力第21页/共27页例3水平均质梁AB重为P1，电动机重为P2，不计杆CD自重，画出杆CD和梁AB的受力图。解：取CD杆，为二力杆受力如图第22页/共27页取梁AB，其受力如图CD杆能否化为下图所示第23页/共27页例4不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AB，CD的受力图与系统的整体受力图。解：右拱为二力构件，受力如图第24页/共27页取左拱AC，其受力图如右图取整体为研究对象，受力如右图第25页/共27页考虑到左拱AC在三个分力下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出AC受力图此时，整体受力图如图第26页/共27页感谢您的观赏！第27页/共27页
