约束力和受力图专业知识讲座.ppt

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,静力学,大小常常是未知的；,方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；,作用点在物体与约束相接触的那一点。,约束力特点：,G,G,N,1,N,2,1,静力学,绳索类,只能受拉,，所以它们的约束反力是,作用在接触点,，方向,沿绳索,背离,物体,。用符号F或T表示.,二、约束类型和确定约束力方向的方法：,1、,柔性约束,(,由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束),P,P,T,S,1,S,1,S,2,S,2,2,静力学,约束力,作用在接触点处,，方向,沿公法线，指向受力物体，为压力。,这类约束力也称,法向约束力,。常用,F,N,2、光滑接触面的约束,(光滑指不计摩擦),P,N,N,P,N,A,N,B,不能限制物体沿接触面切线方向的运动(相对转动)，而只能限制物体沿着接触面的公法线指向约束物体方向的运动。,3,静力学,3、圆柱形铰链约束,中间铰约束,A,结构简图,约束反力,4,静力学,A,A,X,A,Y,A,A,其约束力作用在垂直于销钉轴线平面内，通过销钉中心，方向不定。为计算方便，铰链约束的约束力常用过铰链中心两个大小未知的正交分力,X,A,，Y,A,来表示。,两个分力的指向可以假设,。,5,中间铰约束的特点,由于销钉与物体的圆孔表面都是光滑的,两者之间总是有缝隙,产生局部接触,本质上属于光滑接触面约束;那么销钉对物体的约束力应通过物体圆孔中心.但由于接触点不确定,故,中间铰链对物体的约束力特点是,:,作用线通过销钉中心,垂直于销钉轴线,方向不定。,6,静力学,固定铰链支座约束：,将结构物或构件用销钉与地面或机座连接就构成了固定铰支座。固定铰支座的约束特点与中间铰约束相同。,7,静力学,活动铰支座（辊轴支座）,：,在固定铰支座和支承面间装有辊轴，就构成了辊轴支座，又称活动铰支座。这种约束只能限制物体沿支承面法线方向运动，而不能限制物体沿支承面移动和相对于销钉轴线转动。所以其,约束力垂直于支承面，通过销钉中心指向不定。,N,的实际方向也可以向下，,但一般都向上,8,静力学,活动铰支座（辊轴支座）,结构实例,结构简图,9,静力学,滑槽与销钉,（双面约束）,链杆约束,（二力杆约束）,两端以铰链与其它物体连接，中间不受力且不计自重的刚性直杆称,链杆,，这种约束反力只能限制物体沿链杆轴线方向运动，因此,链杆的约束力必沿杆两端铰链中心连线，指向不定,，指向或为拉力或为压力。链杆属于二力杆的一种特殊情形。,结构实例（辅助支承）,结构简图,10,11,固定端约束,将构件的一端插入一固定物体（如墙）中，就构成了固定端约束。在连接处具有较大的刚性，被约束的物体在该处被完全固定，即不允许相对移动也不可转动。,固定端的约束力，一般用两个正交分力和一个,约束力偶,来代替，方向不定,。,性质特点：,限制了平面内可能的运动（移动和转动）。,能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动。,12,A,A,X,A,m,A,Y,A,固定端支座,13,静力学,一、受力分析,解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的,受力分析,。,作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体,压力等。二类是：被动力，即约束力。,1-6 物体的受力分析和受力图,14,物体受力分析包含两个步骤：取分离体，画受力图。,1,取脱离体,：,是把所要研究的物体解除约束，即解除研究对象与其它部分的联系；,2,画受力图,：,在脱离体上画所有主动力；,用相应的约束力代替解除的约束，画出其简图受力图。,受力图是画出分离体上所受的全部力，即主动力与约束力的作用点、作用线及其作用方向。,主动力,是荷载产生的力，实际作用的力；,约束力,是解除联系的作用力。,15,静力学,画物体受力图主要步骤为,：选研究对象；取分离体；,画上主动力；画出约束力力。,二、受力图,例1,16,静力学,例2,画出下列各构件的受力图,Q,A,O,B,C,D,E,17,静力学,Q,A,O,B,C,D,E,18,静力学,Q,A,O,B,C,D,E,19,静力学,例3,画出下列各构件的受力图,说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况,。,20,静力学,例4,尖点问题,应去掉约束,应去掉约束,21,静力学,例5,画出下列各构件的受力图,22,静力学,三、画受力图应注意的问题,除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。,2、不要多画力,要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。,1、不要漏画力,23,静力学,约束力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。,3、不要画错力的方向,4、受力图上不能再带约束。,即受力图一定要画在分离体上。,24,静力学,一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。,对于某一处的约束力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。,5、受力图上只画外力，不画内力。,6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相,互协调，不能相互矛盾。,7、正确判断二力构件。,25,小结：,（1）分离体要彻底分离。,（2）约束力、主动力一个不能少。,（3）约束力要符合约束力的性质。,（4）未知力先假设方向，计算结果定实际方向。,（5）分离体内力不能画。,（6）作用力与反作用力方向相反，分别画在不同的分离体上。,26,例 1 一重为,G,的球体,A,，用绳子,BC,系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体,A,的受力图。,G,A,D,B,C,G,A,D,B,F,T,F,N,27,例2 如图所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接而成。设半拱自重不计，在半拱,AB,上作用有载荷,F,，试画出左半拱片,AB,的受力图。,28,例1-3 如图曲柄冲压机工作简图，皮带轮重力为,G,，冲头,C,及连杆,BC,的重量忽略不计，冲头,C,所受工作阻力为,Q,。试画出带轮,A,、连杆,BC,、冲头,C,和整个系统的受力图。,29,B,C,A,G,AB,W,F,W,B,G,AB,C,A,F,NM,F,NM,M,M,G,C,G,C,F,F,AX,F,AY,30,A,B,C,D,A,B,C,F,F,F,B,X,A,F,B,F,A,物体受力分析步骤,A,B,C,1取研究对象；画分离体图,F,2在分离体上画所有主动力,X,A,Y,A,3在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约束力，假设一个正方向,31,例,2,1画出翻斗的受力图,解：,1取研究对象；画分离体图,2在分离体上画所有主动力,3在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约束力，假设一个正方向,32,例,2,2,简支梁两端分别为固定铰支座和可动铰支座，在,C,处作用一集中荷载,F,P,，梁重不计，试画梁,AB,的受力图。,F,A,B,C,33,A,B,C,D,A,B,C,F,F,F,B,X,A,F,B,F,A,解：,A,B,C,1取研究对象；画分离体图,F,2在分离体上画所有主动力,X,A,Y,A,3在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约束力，假设一个正方向,34,例,2,3,三铰拱桥由左右两拱铰接而成，如图,2,17,a,所示。设各拱自重不计，在拱,AC,上作用荷载,F,。试分别画出拱,AC,和,CB,的受力图。,解,F,C,F,B,F,C,F,A,F,C,X,A,35,例,2,5,作图示系统的受力图。,Y,A,X,A,F,T,F,K,36,下图中各物体受力图是否正确？若有错误试改正。,力的可传性原理的适用条件是什么？如左图所示，能否根据力的可传性原理，将作用于杆,AC,上的力,F,沿其作用线移至杆,BC,上而成力,F,？,右图中力,F,作用在销钉,C,上，试问销钉,C,对,AC,的力与销钉,C,对,BC,的力是否等值、反向、共线？为什么？,思考题,37,2,1,说明下列式子的意义和区别,（,1,）,F,1,F,2,和,F,1,F,2,；,（,2,）,F,R,F,1,F,2,和,F,R,F,1,F,2,2,2,作用于刚体上大小相等、方向相同的两个力对刚体的作用是否等效？,38,