物體的受力分析和受力簡圖課件

§1.3物體的受力分析和受力簡圖約束和約束反力常見的約束類型物體的受力分析和受力圖§1.3物體的受力分析和受力簡圖約束和約束反力常見的1一、約束和約束反力自由體——位移在空間不受任何限制，可以在空間任意移動的物體。非自由體（受約束物體）——位移受到周圍物體限制的物體一、約束和約束反力自由體——位移在空間不受任何限制，可以在2一、約束和約束反力約束約束（反）力主動力—

對

的作用力。常用FA、T、N表示——限制非自由體運動的

。—使物體產(chǎn)生

或

的力。eg:重力、風力、水壓力1.一般情況下，約束反力由主動力引起的。其大小隨主動力變化而變化。2.約束反力的作用點在約束與被約束物體相互連接或接觸之處；方向必定與約束限制物體運動的方向或運動趨勢的方向相反。3.在靜力學中，約束反力和主動力組成平衡力系。約束反力的大小和方向由平衡條件確定。確定約束反力的準則：

：GGFNFTAF1F2周圍物體約束被約束物體運動運動趨勢一、約束和約束反力約束約束（反）力主動力—對3光滑的接觸面（平面或曲面）構成的約束。1.光滑接觸面約束：二、常見的約束類型特點：它對被約束物體在接觸點切面內(nèi)任一方向的運動不加阻礙，接觸面也不限制物體沿接觸點的公法線方向脫離接觸，而只限制物體沿該方向進入約束內(nèi)部的運動。光滑的接觸面（平面或曲面）構成的約束。1.光滑接觸面約束：二4二、常見的約束類型公切線公法線1.2光滑面的約束力：通過

，沿接觸面在該點的

方向（是壓力），并指向

，故稱為法向約束力，用FN表示。接觸點公法線受力物體二、常見的約束類型公切線公法線1.2光滑面的約束力：通過5光滑點接觸：一、約束和約束反力兩輪齒嚙合1.2光滑面的約束力：光滑點接觸：一、約束和約束反力兩輪齒嚙合1.2光滑面的約束力62.柔性約束：由柔軟無重的繩索、膠帶或鏈條等構成的約束。柔繩構成的約束：約束力：作用點在與物體的連接點上，沿著柔索中心線

被約束物體，是拉力，常用FT表示。二、常見的約束類型

背離2.柔性約束：由柔軟無重的繩索、膠帶或鏈條等構成的約束。柔繩7二、常見的約束類型

（1）約束特點：如果不計摩擦，那么銷釘只限制兩構件在

于銷釘軸線的平面內(nèi)相對移動，而不限制兩構件繞

的相對轉動。兩個或兩個以上物體上做出相同直徑的孔并用一個圓柱形銷釘連接起來，即構成圓柱鉸鏈（又稱為中間鉸鏈）。3.光滑鉸鏈約束實例：光滑圓柱鉸鏈(中間鉸鏈)約束圓柱銷與銷孔垂直銷釘軸線二、常見的約束類型

（1）約束特點：如果不計摩擦，那么銷釘8鉸鏈鉸鏈3.1鉸鏈約束實例二、常見的約束類型

鉸鏈鉸鏈3.1鉸鏈約束實例二、常見的約束類型

9二、常見的約束類型

簡圖FxFy中間鉸光滑圓柱鉸鏈的約束力分析FFxFy作用點：方向:

大?。航佑|點，但此點不能事先確定。過接觸點,沿公法線，垂直于軸線，是壓力。約束力的方向不能預先確定，通常用兩個正交未知分力表示。由主動力確定。一般不必分析銷釘?shù)氖芰?。二、常見的約束類型

簡圖FxFy中間鉸光滑圓柱鉸鏈的約束力10二、常見的約束類型

3-1固定鉸鏈支座-相聯(lián)的構件中有一個與固定部分（如機座、橋墩等下頁圖所示）相連接的約束FRFxFy約束力:過鉸的中心，方向未知,常用兩正交分力表示。二、常見的約束類型

3-1固定鉸鏈支座-相聯(lián)的構件中有一個11二、常見的約束類型

固定鉸鏈支座約束實例：固定鉸支座圓柱鉸鏈二、常見的約束類型

固定鉸鏈支座約束實例：固定鉸支座圓柱鉸12二、常見的約束類型

3-2活動鉸鏈支座—兩構件與地面或機架連接是可動的在上述鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成。二、常見的約束類型

3-2活動鉸鏈支座—兩構件與地面或機13二、常見的約束類型

輥軸支座的約束力：約束反力FN必垂直于支承面，通過鉸鏈中心，指向待定。

簡圖輥軸支座3-2活動鉸鏈支座約束力分析二、常見的約束類型

輥軸支座的約束力：約束反力FN必垂直于14二、常見的約束類型

3.1(2)活動鉸鏈支座約束實例：二、常見的約束類型

3.1(2)活動鉸鏈支座約束實例：15⑷固定端約束定義：構件一端被固定。特點：約束端不能做任何移動和轉動，受到互相垂直的約束力以及一個力偶矩。⑷固定端約束16二、常見的約束類型

工程上常見約束的約束力特征：柔索約束——拉力（張力）FT光滑面約束——法向壓力（正壓力）FN光滑圓柱鉸鏈/固定鉸鏈支座/——過鉸中心，方向未知，常用兩個正交分力Fx、Fy表示?；顒鱼q鏈支座——約束力垂直于支承面，指向未知。二、常見的約束類型

工程上常見約束的約束力特征：柔索約束—17三、物體的受力分析與受力圖物體的受力分析確定物體受了幾個力，每個力的作用位置和力的作用方向。

主動力與被動力主動力：促使物體運動或有運動趨勢的力，其大小和方向常常已知，如重力、水壓力等。被動力：由主動力引起并隨其變化的力，其大小和方向都不知，如約束力。受力圖：將研究對象（物體或物體系統(tǒng)）從周圍物體（約束）中分離出來，畫出作用在研究對象上全部外力（主動力和約束力）的簡圖。三、物體的受力分析與受力圖物體的受力分析確定物體受了幾個力，18三、物體的受力分析與受力圖確定研究對象：需要研究的物體(物體系統(tǒng))。取分離體：設想把研究對象從周圍的約束中分離出來，單獨畫其簡圖，稱為取分離體。受力分析：分析分離體受幾個外力作用，每個力的作用位置和方向。畫受力圖：在分離體上將物體所受的全部外力（包括主動力和約束力）畫在相應力的作用點上。受力分析的步驟：畫受力圖時必須清楚：研究對象是什么？將研究對象分離出來需要解除哪些約束？約束限制研究對象的什么運動？如何正確畫出所解除約束處的約束力？三、物體的受力分析與受力圖確定研究對象：需要研究的物體(物體19ACB三、物體的受力分析與受力圖例1-1

作圓球體的受力圖。ACBGFAFNB解（1）取圓柱為研究對象，并畫出分離體圖。（2）畫出主動力。（3）畫出約束力。ACB三、物體的受力分析與受力圖例1-1作圓球體的受力圖20三、物體的受力分析與受力圖例1-2不計三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱AC、BC的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖。解（1）右拱BC為二力構件，其受力圖如圖所示。（2）取左拱AC,先畫主動力，再畫約束力，其受力圖如圖所示。三、物體的受力分析與受力圖例1-2不計三鉸拱橋的自重與摩21三、物體的受力分析與受力圖（3）取整體,先畫主動力，再畫約束力，其受力圖如圖所示。討論1：考慮到左拱AC三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出A處的約束力，此時左拱AC及整體的受力圖如圖所示。三、物體的受力分析與受力圖（3）取整體,先畫主動力，再畫約22三、物體的受力分析與受力圖討論2：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？三、物體的受力分析與受力圖討論2：若左、右兩拱都考慮自重，如23三、物體的受力分析與受力圖例1-3多跨靜定梁受力如圖a所示，梁AB、BC的自重不計，試分別畫出梁AB、BC及整體的受力圖。三、物體的受力分析與受力圖例1-3多跨靜定梁受力如圖a24三、物體的受力分析與受力圖三、簡單物體系統(tǒng)的受力分析例1-1水平均質(zhì)梁AB重為G1，電動機重為G2，不計桿CD的自重，畫出桿CD和梁AB的受力圖。解（1）取CD桿，其為二力構件，其受力圖如圖所示。（2）取AB梁，先畫主動力，再畫約束力，其受力圖如圖所示。三、物體的受力分析與受力圖三、簡單物體系統(tǒng)的受力分析例1-25ACB三、物體的受力分析與受力圖ABCＦTＧACBＦTＧ例1-3桿AB重為G，畫出AB桿的受力圖。ACB三、物體的受力分析與受力圖ABCＦTＧACBＦTＧ例126三、物體的受力分析與受力圖例1-4作梁的受力圖。FCBAFCBAFCBA解（1）取梁AB為研究對象，并畫出分離體圖。（2）畫出主動力。（3）畫出約束力。根據(jù)三力平衡匯交定理A支座的約束力可用合力FA表示。三、物體的受力分析與受力圖例1-4作梁的受力圖。FCBA27三、物體的受力分析與受力圖例1-5作構件ACB的受力圖。BACBAC解（1）取構件ACB為研究對象，并畫出分離體圖。（2）畫主動力。（3）畫約束力。三、物體的受力分析與受力圖例1-5作構件ACB的受力圖。28三、物體的受力分析與受力圖畫受力圖的一般步驟及注意事項：1.取分離體或取研究對象。畫受力圖時首先要明確要畫哪一個物體或物體系統(tǒng)的受力圖，然后將其所受的全部約束去掉，單獨畫出該研究對象或分離體的簡圖。2.畫受力圖。分析受力時先畫主動力，再畫約束力。原則上每解除一個約束，就有與之相應的約束力作用在研究對象上，約束力的方向要依據(jù)約束的類型來畫，切不可根據(jù)主動力的情況來臆測約束力。三、物體的受力分析與受力圖畫受力圖的一般步驟及注意事項：1.29三、物體的受力分析與受力圖3.正確判別二力構件。二力構件的受力必沿兩力作用點的連線。固定鉸支座和圓柱鉸鏈的約束力過鉸鏈的中心方向未知，一般用兩個正交的分力表示。但是，當固定鉸支座或鉸鏈連接二力構件時，其約束力作用線的位置是確定的，所以不要再用兩個正交的分力表示。4.注意作用力與反作用力的關系。在分析兩物體之間相互作用時，作用力的方向一經(jīng)確定，反作用力的方向就必須與它相反。5.如果取若干個物體組成的系統(tǒng)為研究對象，只畫研究對象所受的外力，不畫內(nèi)力。三、物體的受力分析與受力圖3.正確判別二力構件。二力構件的30習題課①選研究對象；②取分離體；③畫主動力；④畫約束力。畫物體受力圖的步驟為：習題課①選研究對象；畫物體受力圖的步驟為：318.如圖1.20所示的各物體的受力圖是否有錯誤？如何改正？

圖1.20各物體受力圖8.如圖1.20所示的各物體的受力圖是否有錯誤？如何改正？32習題課例1-1畫出球O和AB桿的受力圖。習題課例1-1畫出球O和AB桿的受力圖。33習題課例1-2曲柄滑塊機構受力偶M和力F作用，試畫出其各構件和整體的受力圖。解（1）BC桿為二力構件，其受力圖如圖所示。（2）取AB桿，其受力圖如圖所示。（3）取滑塊，其受力圖如圖所示?；驌?jù)力偶只能與力偶平衡，A處的約束力FA與FB′

組成力偶與主動力偶M平衡，AB桿的受力如圖所示。習題課例1-2曲柄滑塊機構受力偶M和力F作用，試畫出其各34習題課例1-3分析AB、BD、DE桿的受力（各桿自重不計）。解（1）AB桿為二力構件，其受力圖如圖所示。（2）取DE桿，其受力圖如圖所示。（3）取BD桿，其受力圖如圖所示。習題課例1-3分析AB、BD、DE桿的受力（各桿自重不計35習題課例1-4分析AC、DC桿輪B的受力。解（1）CD桿為二力構件，其受力圖如圖所示。（2）取輪B為分離體，其受力圖如圖所示。（3）取輪AC桿為分離體，其受力圖如圖所示。習題課例1-4分析AC、DC桿輪B的受力。解（1）CD桿36習題課例1-5試畫出圖示梁AB及BC的受力圖。解（1）取梁BC，其受力圖如圖所示。（2）取梁AB，其受力圖如圖所示。習題課例1-5試畫出圖示梁AB及BC的受力圖。解（1）取37習題課例1-6在圖示結構的B點懸掛重為G的物塊，橫梁AB和斜桿CD的自重不計，試分別畫出斜桿CD、橫梁AB及整體的受力圖。習題課例1-6在圖示結構的B點懸掛重為G的物塊，橫梁A38習題課例1-7如圖a所示剛架由構件AB和CD用鉸鏈C相連，A處是固定鉸支座，B、D處是可動鉸支座，在E點受已知力F作用。試畫出構件AB、CD及剛架整體的受力圖。習題課例1-7如圖a所示剛架由構件AB和CD用鉸鏈C相39習題課習題課40習題課例1-8圖示不計自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出繩子、梯子左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖。解（1）繩子受力圖如圖所示。（2）梯子左邊部分受力圖如圖所示（3）梯子右邊部分受力圖如圖所示（4）整體受力圖