必威体育精装版1--绪论-1.3--平面结构的支座及支座反力资料.pptx

1.3 平面结构的支座及支座反力计算工程实际问题的过程实际对象→力学模型→ 数学模型→计算 力学模型的合理性直接决定计算结果的正确性，因此模型的概念和建立力学模型的思想是力学教学的一个重点。今天我们通过物体间的接触与联接方式的简化来体会建模思想和建模过程。1.3.1 约束的简化和约束力一、约束与约束力的概念自由体：位移不受限制的物体，如飞机。非自由体：位移受限制的物体，如建筑物。阻碍物体运动的周围物体——约束 约束对物体的作用力 称为约束反力或支反力 简称约束力或反力约束反力的方向总是与约束所能阻止物体的运动方向相反。约束反力特征决定于约束的性质，物体的约束方式既多样又复杂。为了分析约束反力，我们将多样复杂的约束形式通过简化，归纳为几种典型的约束模型。下面只讲平面约束。二、几类平面约束1. 柔性体约束绳索、链条、胶带、皮带 柔软体约束本身只能承受拉力。故该类约束力，作用在连接点处或假设截割处，方向沿着柔软体的轴线，而指向背离物体。只能是拉力。通常用F或FT表示。A 绳索的约束反力沿绳索中心线，离开物体，为拉力。2. 光滑面约束 光滑接触的约束反力通过接触点，沿接触面在该点的公法线方向，为压力。忽略摩擦作用光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用 表示。凸轮顶杆机构上摆销钉下摆3. 圆柱铰链约束⑴固定铰支座 固定铰支座的约束反力通过销钉中心，在垂直销钉轴线的平面内，方向不定。受力分析ABFNAB向心轴承（径向轴承）约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、轴承孔为约束。约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束——法向约束力。约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变。可用二个通过轴心的正交分力 表示。约束反力表示：简化表示：⑵中间铰→光滑圆柱型铰链（销钉）约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀。销钉ⅡⅠⅠⅡ为更一般化,我们将它抽象成上图所示，并将销钉固结在其中任一个零件上，如零件 Ⅱ上，这样原来是三个零件组成的，现变为两个零件；原先零件Ⅰ与Ⅱ是没有直接作用而是通过销钉A来联系，现在由两个零件Ⅰ和Ⅱ直接作用。作用力和反作用力分别作用在Ⅰ和Ⅱ上。光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示。其中有作用反作用关系一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出。约束力表示：简化表示：上摆滚轮销钉底板⑶滚动铰支座滚动铰支座的约束反力通过销钉中心，垂直于支承面，指向物体。约束力表示：简化表示：约束力表示：简化表示：4.链杆（连杆）支座 连杆支座的约束力沿连杆中心线，指向不定。连杆FNA ACBAFNBB链杆约束 链杆是两端用铰与其他构件相连，不计自重且中间不受力的杆件 。二力构件：受两力作用平衡的构件由于链杆只在两个铰处受力，因此为二力构件 5. 固定端约束烟筒，电线杆，悬臂粱，机床的卡盘固定端约束 的约束反力作用在固定端的一个力，和一个力偶，力的方向不定===≠ 端嵌固在墙内，墙壁对梁的约束是既限制它沿任何方向移动，又限制它的转动，这样的约束称为固定端支座，简称固定支座。柔性约束基本约束光滑面约束固定端约束约 束固定铰支座向心轴承中间铰组合约束活动铰支座连杆支座固定铰支座活动铰支座三、工程实际中的约束 对实际约束，我们只要略去次要因素，从组成分析与运动分析着手，就能简化为理想模型，根据约束的特点来判断约束反力的方向。下面来看几个具体的工程问题翻斗车多跨桥　四、物体的受力分析确定构件受几个力，每个力的作用位置和力的作用方向，这种分析过程称为物体的受力分析。主动力：已知的力被动力：约束反力受力分析的步骤：取分离体→将所要研究的物体从周围的物体中分离出来，单独画出它的简图。画受力图→将施力物体对研究对象的作用力全部画出来。例题1-1 画各构件的受力图。不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左拱AC、右拱CB的受力图和三铰拱桥整体受力图。cf. P.51 图3-16解：右拱CB为二力构件，其受力图如图（b）所示取左拱AC ，其受力图如图（c）所示整体受力图如图（d）所示考虑到左拱 AC 在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC 的受力图，如图（e）所示此时整体受力图如图（f）所示画各构件的受力图二力构件在受力图上应画出所有力，主动力和约束力（被动力）画受力图步骤：取所要研究物体为研究对象（隔离体）画出其简图画出所有主动力按约束性质画出所有约束（被动）力FAPB例题1-2 用力F 拉动碾子以轧平路面,重为P 的碾子受到一石块的阻碍，如图所示。试画出碾子的受力图。FFPABFNAAFNBPB解： 碾子的受力图为:BBDFAC例题1-3 等腰三角形构架ABC 的顶点