12约束与约束力 图文.ppt

§1—2 约束与约束力
一、自由体与非自由体
1 .自由体:位移不受限制的物体称为自由体。
如,空中飞行的炮弹、飞机或入造卫星等。
飞机
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:位移受到限制的物体称为非自由体。
轴承中的轴、
支承在柱子上的屋架等。
如,轨道上的机车,
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二、约束
:对非自由体的某些位移起限制的其它物体,称为约束。
:
上述轨道对机车、轴承对轴、柱子对屋架等都是约束。
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三、约束力(约束反力、反力)
:约束对物体的作用,实际上就是力,
称为约束反力,也简称反力。
G
G
F1N
F2N
:约束力是被动力。(由主动力引起,
且随主动力改变而改变)
:约束力的作用点是非自由体上与约束的
接触点。
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:约束反力的方向必与该约束所能阻碍的位移方向相反。由此可判断约束力的方向作用线的位置。
:约束力的大小总是未知的
:当物体沿着约束所能阻止的方向上有运动或有运动趋势时,才会出现约束力。
G
F1N
F2N
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主动力(荷载)
物体的受力可分为两类:约束力和主动力。
除约束力以外的其它力称为主动力或荷载。
例如:物体的重力、结构承受的风力和水压力、
机械零件中的弹簧力、以及电磁力等。
主动力一般为已知力。
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四、工程中常见的几种约束及约束力特点

忽略摩擦,将约束看成柔性体。把实际中的绳索、链条、胶带等看成十分柔软又不可伸长的柔索,它限制了被约束体沿索向向外的运动。
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2. 理想刚性约束
(1)光滑面接触(Smooth surface)
光滑面约束的约束反力作用在接触点处,沿两接触面公法线方向,并指向受力物体。以FN表示。
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反力特点:过接触点并沿接触面的公法线,
指向被约束的物体(压力)。
P
FN
FN
P
FAN
FBN
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(2)光滑圆柱形铰链
两物体分别被钻上直径相同的圆孔,两孔相叠,
中间穿以圆柱销钉。这样,两物体只能绕销钉转动。
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