工程力学 教学课件 作者 顾成军姜益军廖东斌 主编 第2章 力系的简化.ppt

尚辅网 尚辅网 尚辅网 2.4 约束与约束力 1 2 约束的概念 常见的约束类型及其约束力 尚辅网 可以在空间作任意运动的物体称为自由体，受到周围物体的阻碍、限制而使其不能在某些方向上发生运动，这类的物体称为非自由体。在力学中，把这些限制物体运动的条件称为约束。 当被约束物体沿着约束所限制的方向有运动趋势时，约束体对该被约束物体必然有力作用，以阻碍该被约束物体的运动，这种力称为约束力或约束反力。在一般情况下，约束力是由主动力引起的，因此是一种被动力。 2.4.1 约束的概念 尚辅网 2.4.2.1 柔性体约束 由柔软而不计自重的绳索、胶带、链条等所构成的约束统称为柔性体约束，也称为柔索约束。 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.2 光滑接触面约束 当两物体的接触面上的摩擦力远小于其他作用力时，摩擦力可忽略不计，认为接触面是光滑的。这类约束称为光滑接触面约束，其特点是不论支承接触面的形状如何，只能限制物体沿两接触表面在接触处的公法线且趋向支承接触面的运动。 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.3 光滑圆柱形铰链约束 两物体B和C分别被钻上直径相同的圆孔并用销钉A连接起来，不计销钉与销钉孔壁间的摩擦，这类约束称为光滑圆柱形铰链约束。当用圆柱销连接几个构件时，连接处称为铰节点。 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.4 固定铰支座 将结构物或构件用光滑圆柱形铰链与支承底板连接在支承物上而构成的支座，称为固定铰支座。 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.5 可动铰支座 在固定铰支座的底座与支承物体表面之间安装几个可沿支承面滚动的辊轴，就构成可动铰支座，又称辊轴支座。 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.6 向心轴承 2.4.2.7 止推轴承 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.8 二力构件 只有两点受力而处于平衡状态的刚性构件称为二力构件。两端用铰链与其他物体连接且不计自重，杆上又无其他外力作用的刚性直杆称为链杆。 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.9 球铰链 将固结于物体一端的球体置于球窝形的支座内，就形成了球铰链支座，简称球铰链。 尚辅网 2.4.2 常见的约束类型及其约束力 2.4.2.10 固定端约束 固定端是一种常见的约束形式，这类约束的特点是连接处有很大的刚性，不允许连接处发生任何相对移动和转动，即约束与被约束物体彼此固结为一整体，这种约束又称为固定端支座。 尚辅网 2.5 物体的受力分析 解除约束后的物体，称为分离体。画有分离体及其所受全部的作用力（包括主动力和约束反力）的简图，该图形称为研究对象的受力图，而整个分析的过程称为物体的受力分析。 取分离体、画受力图，是力学所特有的研究方法。恰当地选取研究对象，正确地画出受力图，是解决力学问题的一个重要环节。画受力图的步骤如下。 （1）明确研究对象，取分离体，并画出分离体的简图。 （2）画出作用于研究对象上的全部主动力，注意力的作用位置,。 （3）解除约束，根据约束类型，画出相对应的约束力。 （4）受力图要清楚表示出每一个力的作用点、作用线的方位、指向，并进行标注，同一力在不同的受力图上的表示要完全一致。 （5）受力图上只画研究对象所受的外力，内力不画，已被解除的约束不画。 尚辅网 Thank you * * * * * * * * * * * * * 工程力学 尚辅网 静力学基本公理 2 静力学基本概念 1 第2章　力系的简化 力系的简化 约束与约束力 3 4 物体的受力分析 5 尚辅网 2.1 静力学基本概念 1 2 力的概念 平衡的概念 3 4 力系的概念 力偶的概念 5 力系的简化 尚辅网 力是物体与物体之间的相互机械作用，这种机械作用对物体有两种效应：一是使物体的运动状态发生变化，称为力的运动效应或外效应；二是使物体的形状或尺寸发生变化，称为力的变形效应或内效应。 实践表明，力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，这三者称为力的三要素。 实际上物体相互作用的位置是物体的某一区域，按照力的作用区域，一般将力分为集中力和分布力。 2.1.1 力的概念 尚辅网 平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或做匀速直线平动的状态。在一般的工程问题中，平衡通常是相对于地表而言的。平衡是物体机械运动的特殊情况，一切平衡都是相对有条件和暂时的，而运动是绝对和永恒的。 2.1.2 平衡的概念 尚辅网 同时作用于物体上的一组力，称为力系。根据力系中各力作用线的分布情况分为平面力系和空间力系。各力作用线位于同一平面内，称为平面力系，否则称为空间力系。根据力系中各力作用线的