3、约束与约束反力

约束与约束反力
教学目标：
1、掌握约束及约束反力的概念； 2、掌握几种常见约束类型反力的画法
重 点
1、约束及约束反力的概念
2、常见的几种约束反力的画法
难 点
约束反力画法的灵活应用
一、约束和约束反力的概念
自由体（如：空中漂浮物）
工程中的物体 非自由体（如：基础、墙、梁等） 约束—限制(阻碍)物体运动（运动趋势）的物体 称为约束物体，简称约束.（例如桥墩是桥梁的约束，基础是
反力通过铰链中心指向不定，用两个X、Y正交分量表示
A
F
YA
XA
YA XA
y
YA A
FA
XA
x
YA A
C
XC YC 中间铰
ห้องสมุดไป่ตู้
XA
固定铰链
工程结构中这种理想的支座是不多见的，通常把不能产生移 动，只可能产生微小转动的支座视为固定铰支座 。例如：一 榀屋架，用预埋在混凝土垫块内的螺栓和支座连在一起，垫 块则砌在支座(墙)内，这时，支座阻止了结构的垂直移动和水 平移动，但是它不能阻止结构微小转动。这种支座可视为固定 铰支座。
柱子的约束，柱子是梁的约束）
F
T
W
约束反力——约束施加在被约束体上的力。 是被动力，大小取决于作用于物体的主动力。 作用位置在约束与被约束物体的接触面上。 方向与约束所能限制的物体运动方向相反。 被约束体 上的力 使被约束体运动(运动趋势)的力—主动力（自重或 传递的荷载） 限制被约束体运动的力—约束反力
当圆柱形铰链的约束反力方向无法确定时， 用其正交分量X、Y表示。
当圆柱形铰链连接的是二力杆时，其反力方向是可以 确定的，这就是链杆约束
4、链杆约束 链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的 约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向 上的移动。链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其 他方向的运动和转动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆 的轴线，其指向假设。
5、支座约束 任何建筑结构（构件），都必须安置在一定的支承物上，才 能承受荷载的作用，达到稳固使用的目的。在工程上常常通 过支座将构件支承在基础或另一静止的构件上。支座对构件 就构成约束，支座对构件的约束反力叫做支座约束反力。支 座的构造是多种多样的，具体情况也很复杂，对实际支座抓 主要矛盾，忽略次要矛盾进行简化后，得到三种理想铰链支 座。 （1）固定铰支座
（ ） 、 可 动 铰 支 座 （ 辊 轴 支 座 ）
RA
指反 向力 不垂 定直 。于 用支 撑 表面 示， 。通 过 铰 链 中 心 ，
2
R
RB B
辊轴 支座
C RC
可动铰
一个搁置在砖墙上的梁；砖墙就是梁的支座，如略去梁与砖墙 之间的摩擦力，则砖墙只能限制梁向下运动，而不能限制梁的转 动与水平方向的移动。这样，就可以将砖墙简化为可动铰支座。
（3）固定端支座
YA XA
反力为两个正交 分量X、Y及一个 约束反力偶M
FT2
w
FT1
w
FY M
FX
作业：
1、熟记约束的类型及其约束反力的特点。 2、熟练画出各种约束的计算简图和约束反力。
二、常见约束类型及其约束反力的画法 1、柔索约束—由柔软的不计自重的物体构成的约束
柔索约束反力体 现为对被约束体 所施加的拉力用 Ft或T表示. 柔索约束反力一定 是通过接触点，沿 着柔体中心线背离 被约束物体的方向， 且恒为拉力。
2、光滑面约束—当物体在接触处的摩擦力很小而略去不计 时，就构成了光滑接触面约束 。
光滑面约束反力体现为对被约束体所施加的压力，压力 的方向沿接触面的公法线方向（也叫接触面的法向压力） 用FN或N表示.
W
G1
G2
G
N1 N
0
N1
N2
N2
N3
光滑约束（接触面法向压力） 由以上可知：光滑接触面约束反力是通 过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束 的物体，只能是压力。
3、光滑圆柱铰链约束