绘制受力图-约束与约束力（建筑力学）

约束与约束力一、约束与约束力的概念

有些物体，它们在空间的位移不受任何限制，称为自由体，例如飞行器等。

有些物体在空间的位移受到一定的限制，称为非自由体。对于非自由体的某些位移起限制作用的条件称为约束。如滑块的运动受到滑槽的限制，滑块为非自由体，滑槽为滑块的约束约束与约束力的概念

约束必然对物体作用一定的力以阻碍物体运动，这种力称为约束力或约束反力，简称反力。约束力总是作用在约束与物体的接触处，其方向总是与约束所能限制的运动方向相反。约束与约束力的概念

能主动地使物体运动或有运动趋势的力．称为主动力或载荷(亦称为荷载)，例如重力、水压力、切削力等。

物体所受的主动力一般是已知的，而约束力是由主动力的作用而引起，它是未知的。因此，对约束力的分析就成为十分重要的问题。约束与约束力的概念

1.柔索约束

绳索、链条、胶带等柔性物体都可以简化为柔索约束。

约束特点：只能限制物体沿柔索伸长方向的运动。

约束力：通过接触点沿柔索的中心线背离物体，即柔索的约束力为拉力。工程中常见的约束与约束力

2.光滑面约束

当两物体的接触面光滑无摩擦时，称为光滑接触面。

约束特点：只能限制被约束物体沿接触点处公法线朝接触面方向的运动，而不能限制沿其他方向的运动。

约束力：通过接触点沿接触面在接触点处的公法线，指向被约束物体，即为压力。这种约束力也称为法向反力。工程中常见的约束与约束力

3.光滑铰链

实际工程中，经常遇到两个构件通过光滑圆柱销钉的连接(图a)，这种约束称为光滑圆柱铰链，简称铰链或铰。图c是它的简化表示。

工程中常见的约束与约束力

当两个构件有沿销钉径向相对移动的趋势时，销钉与构件以光滑圆柱面接触，因此，销钉对构件的约束力FN沿接触点K处的公法线方向（通过圆孔中心的径向），指向构件。由于接触点K一般不能预先确定，所以反力FN的方向也不能确定。因此，铰链的约束力作用在垂直于销钉轴线的平面内，通过圆孔中心，方向待定，通常用一对正交分力Fx和Fy来表示（如图），两分力的指向是假定的。

工程中常见的约束与约束力

4.固定铰支座

用铰链连接的两个构件中，如果其中一个是固定在基础或静止机架上的支座(图a)，则这种约束称为固定铰支座，简称铰支座。固定铰支座的约束力与铰链的情形相同，通常也用两个正交分力Fx和Fy来表示

(图b)。图c是固定铰支座的几种简化表示。

工程中常见的约束与约束力

5.活动铰支座

如果在支座与支承面之间装上几个滚子，使支座可以沿着支承面运动，就成为活动铰支座，也称为辊轴支座(图a)。这种支座只限制构件沿支承面法线方向的移动。不限制构件沿支承面的移动和绕销钉轴线的转动。因此，活动铰支座的约束力垂直于支承面，通过铰链中心，指向待定(图e)。图b～d是活动铰支座的几种简化表示。

工程中常见的约束与约束力

6.定向支座

定向支座能限制构件的转动和垂直于支承面方向的移动，但允许构件沿平行于支承面的方向移动(图a)。定向支座的约束力为一个垂直于支承面、指向待定的力和一个转向待定的力偶，图b是其简化表示和约束力的表示。当支承面与构件轴线垂直时，定向支座的约束力如图c所示。

工程中常见的约束与约束力

7.固定端

如果静止的物体与构件的一端紧密相连，使构件既不能移动，又不能转动，则构件所受的约束称为固定端约束。例如梁图a中，墙就是梁的固定端约束。固定端的约束力为一个方向待