理论力学教学3课件

欢迎光临!,理论力学,力系的主矢和主矩,力系等效原理,力系等效原理的推论,力偶及力偶矩矢,力偶的主矢和主矩,力偶是最简单的力系之一,力偶等效变换的性质,要点回顾,理论力学,静力学基础,1.4物体的受力分析(一),自由体与非自由体,1.4.1约束与约束力,1.4物体的受力分析,自由体：凡是可以在空间作任意运动的物体称为自由体。非自由体：如果物体的运动受到一定的限制，使其在某些方向的位移成为不可能，则这种物体称为非自由体。,约束与约束力的概念,约束：限制物体运动的条件，或者更直观地说，对物体运动施加限制的周围物体称为约束(constraint)。,约束力：约束对物体的作用力称为约束力。,特点：1）大小一般是未知的，是被动力。2）它的方向始终与被阻碍的运动方向相反。3）它的作用点在相互接触处。,火车的位移受到了轨道的限制,约束施于被约束物体的力称为约束力(constraintforce)。,约束力是一种接触力。,静力学中力的分类:,约束的基本类型,刚体静力学的典型问题,约束的基本类型,柔索工程中的绳索、链条、皮带等物体可简化为柔索(flexiblecable)。理想化的柔索不可伸长，不计自重，且完全不能抵抗弯曲。,柔索的约束力是沿绳向的拉力。,缆索,2.光滑接触面,光滑接触面的约束力沿接触处的公法线方向，作用于接触点，且为压力。,若两物体的接触面上摩擦力很小而可忽略不计时，就可简化为光滑接触面(smoothsurface)。,滑槽与销钉,FN,光滑接触面约束,用圆柱销钉将两个零件连接在一起，并假设接触面是光滑的，这样构成的约束称为光滑圆柱铰链(smoothcylindricalpin)，简称铰链。被连接的构件可绕销钉轴作相对转动，但相对移动则被限制。,3光滑圆柱铰链,光滑圆柱铰链的约束力是一个大小和方向都未知的二维矢量FN。,在受力分析时，为了方便起见，我们常常用两个大小未知的正交分力Fx和Fy来表示它。,光滑圆柱铰链在图中的表示,A,FAy,FAx,恐龙骨骼的铰链连接,当光滑圆柱铰链连接的两个构件之一与地面或机架固接则构成固定铰链支座(fixedsupportofpinjoint)。,4固定铰链支座,固定铰链支座在图中的表示,固定铰支座,5.光滑球形铰链,固连于构件的小球嵌入另一构件上的球窝内，若接触面的磨擦可以忽略不计，即构成光滑球形铰链(smoothballandsocketjoint)，简称球铰。,光滑球形铰链,与铰链相似，球铰提供的约束力是一个过球心，大小和方向都未知的三维空间矢量FN，常用三个大小未知的正交分力Fx、Fy和Fz来表示它。,球铰,盆骨与股骨之间的球铰连接,球铰支座在图中的表示,6.可动铰链支座,在铰链支座与支承面之间装上辊轴，就构成可动铰链支座或辊轴铰链支座(rollersupportofpinjoint)。,可动铰链支座的反力FN过铰链中心且垂直于支承面。,辊轴,FR,7.链杆约束,两端用光滑铰链与其它构件连接且不考虑自重的刚杆称为链杆，又称二力杆。由于链杆只可能在两端B、C处受力，根据二力平衡条件，两端的约束力FB和FC必大小相等，方向相反。,A,用铰链连接的杆,FR,二力杆的判定条件：,两端是光滑铰链；除两端外，其它位置不受任何力的作用。,8.二力构件,只在两处受力，其它地方不受力的构件称为二力构件。由于二力构件只可能在两处B、C处受力，根据二力平衡条件，两端的力FB和FC必大小相等，方向相反。,9固定端,物体的一部分固嵌于另一物体的约束称为固定端约束(fixedendsupport)。固定端约束的特点是既限制物体的移动又限制物体的转动。,工程结构中的固定端约束,槽钢