1.3 约束与约束力（课件）高教版（第三版）

1.3 约束与约束反力 因为灯、梁和坐在椅子上的人的运动受到周围物体的限制，而不可能在空间某些方向运动。这种限制物体运动的物体在力学中称为约束。绳索是灯的约束，墙或柱子是其所支承的梁的约束，椅子是坐在它上面的人的约束。 约束：限制物体运动的物体（通常是两物体相互接触而产生限制，同时约束也是相互的） 主动力：与约束反对应，主动使物体运动或使物体有运动趋势的力称为主动力。如重力、风压力、土压力等。主动力在工程上称为荷载。一般情况下，物体总是同时受到主动力和约束力的作用。主动力通常是已知的，而约束力则是未知的。 约束反力：约束对被约束物体运动的阻碍作用。其方向总是与约束所能限制的运动方向相反，其作用效果是限制被约束物体的运动 一、约束与约束反力的概念 1.柔体约束 限制物体的运动：只能限制物体沿着柔体伸长方向的运动。 约束反力 ：通过接触点，沿柔体中心线作用的拉力，即背离被约束的物体约束反力的方向总是和该约束所能阻碍物体的运动方向相反。 二、几种常见的约束及其约束力 绳索、链条、胶带等构成的约束，只能承受拉力，不能承受压力 。 绳索、链条、皮带等都是柔体约束 柔体约束反力画法举例 起吊重物时用的柔体约束 柔体约束反力画法举例 2.光滑面约束 只能限制物体沿着光滑面的垂线并指向光滑面的运动，而不能限制物体沿着光滑面或离开光滑面的运动。 约束反力：通过接触点，沿接触面在该点的垂线方向作用的压力，即指向被约束的物体。 光滑面约束举例 画出下图(a)的受力图 (a) (b) 解：显然AC杆受到A、B、C三处的光滑面约束，按照光滑面约束的特点画出其受力图如图(b)所示 3. 链杆约束 杆件两端是铰（或固定铰支座），且两铰之间不受任何力杆称为链杆。 限制物体的运动：只能限制物体沿链杆的轴线方向的运动，而不能限制其它方向的运动。 约束反力：链杆的约束反力沿链杆两端铰的连线，指向不定。 学习目标 课题内容 名师点评 课堂练兵 自我测试 返回 4.三种支座 (1).可动铰支座 限制物体的运动：不能限制物体绕销钉轴线的转动和沿支承面方向的移动，只能限制构件沿垂直于支承面方向的移动。 约束反力：通过构件与支承面，并垂直于支承面，方向可能向上，也可能向下。 在工程实际中，大型钢梁或一些钢架桥以及立交桥的伸缩缝处的一端常采用可动铰支座（如下图所示 ）。其作用是：当因热胀冷缩而长度稍有变化时，可动铰支座相应地沿支承面滑动，从而避免温度变化引起的不良后果 (2)固定铰支座 限制物体的运动：可限制物体在垂直于销钉轴线的平面内沿任意方向的移动，而不限制构件绕销钉轴线的转动。 约束反力：两个互相垂直的未知力F x、F y来表示。 如将一个圆柱形光滑销钉插入两个物体的圆孔中，就构成了圆柱铰链（图a），圆柱铰链简称为铰链。门窗用的合页就是圆柱铰链的实例。这种约束不能限制物体绕销钉转动，但能限制物体在垂直于销钉轴线的平面内沿任意方向的移动。圆柱铰链的约束力也垂直于销钉轴线，用两个互相垂直的未知力 Fx、Fy来表示。 铰链 （3）固定端支座 限制物体的运动：既限制构件沿任何方向的移动，又限制构件的转动。 约束反力：作用于插入处的水平约束反力和竖向约束反力，还有一个阻止转动的力偶。 输电杆与地基的联结也是固定端 钢筋混凝土柱，插入基础部分较深，而且四周又用混凝土与基础浇筑在一起，也属于固定端支座 $$