1.3 约束与约束力（课件）-高二-《土木工程力学基础》同步精品课堂（高教版 第3版）

单元1 力和受力图 约束与约束力 同步精品课堂（中职专业课） 《土木工程力学基础》 高等教育出版社 2023年9月第3版 1 1.水准测量原理 2.高差法 3.仪器高法 一、复习 1.静力学公理有哪些？ 2.二力平衡公理和作用与反作用力有何区别？ 二、导入新课 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。 三、新授 1.约束与约束力的概念 约束：限制物体运动的物体 约束力：约束对被约束物体的作用力。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 主动力：与约束力对应，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。 三、新授 2.柔体约束 绳索、链条、胶带等用于限制物体运动时，称为柔体约束。 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，常用字母FT表示。 三、新授 2.柔体约束 绳索、链条、胶带等构成的柔体约束，只能承受拉力，不能承受压力 。 三、新授 3.光滑接触面约束 当物体接触处的摩擦力很小，可以略去不计时，它所受的就是光滑接触面约束。 限制物体运动：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。 三、新授 3.光滑接触面约束 试一试：下图为光滑接触面，试画出受力图 三、新授 4.链杆约束 在土木工程力学中，把不计自重且两端用光滑销钉与物体相连的直杆称为链杆。 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。 约束力：链杆的约束力沿链杆轴线方向，指向不定。 三、新授 4.链杆约束 二力杆是链杆吗？链杆是二力杆吗？ 答：二力杆不一定是链杆，链杆一定是二力杆 三、新授 5.三种支座-可动铰支座 用销钉把构建和支座链接，并将支座置于可沿支承面滚动的辊轴上，就构成了可动铰支座。 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。 约束力：通过销钉中心，垂直于支承面，指向不定，用FN表示。 三、新授 5.三种支座-可动铰支座 三、新授 5.三种支座-可动铰支座 工程实例：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 。 三、新授 5.三种支座-固定铰支座 将构件用圆柱形销钉与支座连接，并将支座固定在支承物上，就构成了固定铰支座。 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。 约束力：通过销钉中心，指向不定，两个互相垂直的未知力F x、F y来表示。 三、新授 5.三种支座-固定铰支座 三、新授 5.三种支座-圆柱铰链 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。 三、新授 5.三种支座-固定端支座 构件与支承物固定在一起，构件在固定端不能沿任何方向移动，同时又不能转动，这种支座就叫固定端支座。 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：除了水平反力和竖向反力，还有一个力偶，方向均未知。 三、新授