1绪论、静力学公理和物体受力分析.ppt

4.链杆约束 约束构成：不计自重的杆件,两端用光滑铰链与其他物体相连。 约束性质：可承受拉力或压力。因此链杆属于二力构件(在两力作用下处于平衡的构件)。 约束反力: 沿着两端铰链中心的连线,等值、方向、共线.( FD=FC) *止推轴承约束 止推轴承除了限制转子的径向位移，还限制转子的轴向位移。止推轴承的约束反力通常用三个正交分力Fx，Fy，Fz 来表示。 8.球形铰链约束 约束构成: 物体的球部嵌入另一物体的球窝构成。 约束特性: 允许物体绕球心转动,不能沿径向移动。 约束反力: 通过球心,方向不能预先确定,通常用三个正交分力Fx，Fy，Fz 来表示。 公理3 加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 即原力系与加减平衡力系后得到的新力系等效。 ·此公理是研究力系等效的重要依据。 推理1 力的可传性 作用于刚体上某点的力，可以沿着其作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。 因此作用于刚体的力为滑移矢量。 三要素为：大小、方向、作用线。 刚 体 与 变 形 体 模 型 刚 体 F′ F F F F ′ F F F 变 形 体 F′ F F F F ′ F F F 力的可传性仅仅适用于单个刚体。 推理2 三力平衡汇交定理 返 回 若刚体受三个力作用而处于平衡，且其中二力作用线相交于一点，则这三个力必位于同一平面内，且它们的作用线必定汇交于一点。 平衡时 F3 必与 F12 共线，故三力必汇交O 点，且共面。 公理4 作用与反作用定律 两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。 ·此公理概括了物体间相互作用的关系，表明作用力与反作用力成对出现，并分别作用在不同的物体上。 返 回 公理5 刚化原理 ·此公理提供了将变形体看作刚体的条件。 变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将其刚化为刚体，其平衡状态保持不变。 ·刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件而非充分条件。 柔性体（受拉力平衡） 刚化为刚体（仍平衡） 不可刚化为刚体（受压平衡） 柔性体（受压不能平衡） 自由体和非自由体 *在空间的位移不受任何限制的物体称为自由体。 *位移受到限制的物体称为非自由体。 § 1- 3 约束和约束力 约束 对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。 约束力或约束反力 约束作用于被约束物体上的力称为约束反力，简称约束力。 * 约束力的大小是未知的。在静力学中，可用平衡条件由主动力求出。 *约束力的方向总是和约束所限制的物体位移方向相反。 当约束能阻碍物体的位移方向未知时，约束反力的方向必须根据平衡条件来决定。 *约束力的作用线通过约束与被约束物体的接触点。 1.柔索约束 工程中常见的几种约束 约束特性：只能承受拉力，能阻碍物体沿柔索伸长方向的位移； 约束反力：方位沿柔索轴线，指向背离物体，使物体受拉。 1 2 B E D C A C D FC FD 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。 2.光滑接触面约束 约束特性: 只能阻碍物体沿着接触点公法线朝向约束的位移,而不能阻碍物体沿接触点切线方向的位移。 A A 约束反力: 方向沿接触点的公法线而指向被约束物体。 A FA A FA ? ?? A FA （过接触点，沿公共法线，指向物体） 3. 光滑圆柱形铰链约束 约束构成：物体2和物体3上钻同样大小的圆孔，并用圆柱销钉1 穿入圆孔，将两个物体连接起来。 3 3 约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内并通过销钉中心，但方位和指向不能确定。 通常将其表示为大小未知的两个正交分力FAx，FAy 或者一个大小和方向均未知的力FA。 约束特性：物体只能绕销钉轴线相对转动，但不能在与销钉轴线相垂直的方向上有任何相对位移。 3 A B A C D C D A B C D C D FD FD FC FC 连杆 二力构件 5.固定铰支座 约束构成: 用光滑圆柱铰把结构或构件与固定支承物相连接。 约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内并通过铰心，方位和指向不能确定。通常将其表示为大小未知的两个正交分力。 约束特性：物体只能绕销钉轴线转动，但不能在与销钉轴线相垂直的方向上有任何移动。 *在分析铰链约束力时，通常把销钉固连在其中任意一个构件上，简化成只有两个构件的结构。 F1 F2 F1 F2 6.滚动支座约束（可动铰支座） 约束构成： 在固定铰支座与光滑固定平面之间装有光滑辊轴而成。 约束力： 过铰链中心，垂直于支承面。 轴承和轴颈构成的轴承约束，其约束力的特征和铰链的约束力完全相同。 7.轴承 *径向轴承 返 回 * * 理论力学课件 扬州大学水利科学与工程学院