第2讲---------------2.1力的概念-2.2-工程中常见的约束及约束反力

第2讲授课日期班级章节及课题第二章2.1力的概念2.2工程中常见的约束及约束反力复习旧课要点1.1建筑力学的任务1.2建筑力学的基本假定1.3结构的计算简图本讲教学目的与要求理解力和常见约束的概念,掌握力的性质和约束反力。教学设计（方法、教具、手段、内容）运用多媒体讲授。教学重点和难点重点：力的概念，力的性质。约束和约束反力。难点：力的性质。课外作业习题2.1(a)(d)(e)课后记录第一章绪论1.1工程力学的任务1.2工程力学的基本假定1.3结构的计算简图回顾~1.1工程力学的任务工程力学的主要任务是根据结构或构件的特点，对构件和结构进行简化和受力分析，研究它们的平衡规律，根据它来计算在外荷载和其他因素影响下结构和构件的内力，以及结构的位移，进而对结构或构件进行强度、刚度和稳定性方面的计算和校核，以能够研究构件的承载能力。1.2工程力学的基本假定1．变形固体的连续、均匀、各向同性假设2．结构及构件的弹性及微小变形假设1.3结构的计算简图结构计算简图：只考虑主要因素而略去次要因素，用尽可能简单的图形取代实际结构，这种图形称为结构计算简图。第二章力系的平衡第二章力系的平衡2.1力的概念2.2工程中常见的约束及约束反力2.3物体受力分析与受力图2.4力的投影2.5力矩和力偶2.6平面力系的简化2.7平面力系的平衡计算2.8空间力系的平衡计算2.1力的概念一、力的含义：力是物体之间的相互机械作用,这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。运动效应（外效应）：力使物体运动状态发生改变的效应。变形效应（内效应）：力使物体形状发生改变的效应。二、力的三要素：力的大小、方向、作用点。力的大小：物体间相互机械作用的强弱.方向:包含方位和指向.作用:点是指力对物体的作用范围。主动力(荷载):使物体产生运动或有运动趋势的力。按作用范围分为：集中荷载:当作用于物体的力的面积很小以至于可以忽略其大小时,就可近似的看成一个点。分布荷载:当作用于物体的力的面积比较大以至于不可以忽略其大小时,就称为分布荷载。三、力的图示法力是矢量大小：线段长度方向：线段方位和指向作用点：线段的起点或终点力的作用线：线段所在直线力的矢量：F力的大小：F四、平衡的概念工程中,平衡是指物体相对于地球处于静止状态或匀速直线运动状态。力系是指作用于被研究物体上的若干个力。如果两个力系对物体的作用效应相同,则称为这两个力系为等效力系。如果一个力与一个力系等效,则此力称为该力系的合力,而该力系中的各个力称为合力的分力。如果物体在一个力系的作用下处于平衡状态,则该力系称为平衡力系。使一个力系称为平衡力系的条件称为力系的平衡条件。五、刚体的概念在任何外力作用下，大小和形状保持不变的物体，称为刚体。六、力的性质1.二力平衡条件作用在刚体上的两个力使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。即:二力等值，反向，共线。只受两个力作用，且处于平衡状态的构件称为二力构件或二力杆2.加减平衡力系原理在作用于刚体上的任意力系中，加上或去掉任何一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推论力的可传递性原理作用于刚体上的力可沿其作用线移动到该刚体上任一点，而不改变此力对刚体的作用效果。3.力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力的合力也作用于该点，且合力的大小和方向可用这两个力为邻边所作的平行四边形的对角线来表示。F1+F2=FR推论三力平衡汇交定理一刚体受共面不平行的三力作用而平衡时，此三力的作用线必汇交于一点。此定理说明了不平行的三个力平衡的必要条件，当两个力的作用线相交时，可用来确定第三个力作用线的方位。4.作用力与反作用定理两物体间相互作用的力，总是大小相等，方向相反，沿同一直线分别作用于两个物体上，这两个力互为作用与反作用关系。复习力的性质1）二力平衡条件2）加减平衡原理（推论）3）力的平行四边形法则（推论）4）作用力与反作用力定理2.2工程中常见的约束及约束反力一、约束与约束反力的概念自由体：可以在空间自由运动的物体。非自由体：由于其他物体的阻碍，在某些方向的运动受到限制的物体。约束：阻碍物体运动的限制物体。约束反力：当物体沿着约束所能限制的方向有运动或运动趋势时，约束必然承受物体的作用力，同时给予物体以反作用力。约束反力总是作用在约束与物体的接触处，其方向与约束所能限制的运动方向相反。第一点:约束按照类型进行分类.第二点:约束类型不同约束力的性质也就不同.第三点:约束的简图还有约束反力是根据类型来画出来的.二、几种常见的约束及约束反力1.柔体约束约束反力:通过接触点,沿柔体中心线且背离物体，即拉力，用T表示。GTAGA注意：力应该画在作用点上T1'T1T2T2'T1'T1T2T2'2.光滑接触面约束光滑接触面约束反力通过接触点，其方向沿着光滑面的公法线且指向物体，用FN表示。AFNGGAGAＣＧＡＢGNBNA例：3.光滑铰链光滑圆柱铰链约束（铰结点）圆柱铰链的约束反力作用于接触点，垂直于销钉轴线，并通过销钉中心，而方向未定，用相互垂直的分力Fcx和Fcy表示。FcxFcyC4.链杆约束链杆指两端铰接，中间不受力，自重不记的直线杆件。链杆约束又可称为二力杆约束。链杆的约束反力沿着链杆中心线，指向未定。CDFcFDF’D5.支座约束1）固定铰支座固定铰支座的构造和圆柱铰链相同，所以固定铰支座的约束反力通常也用相互垂直的两个力Fcx和Fcy表示。FcxFcyC2）可动铰支座将固定铰支座用几个滚轴支承面上，就称为可动铰支座。可动铰支座的受力与链杆约束相同，因此可动铰支座的约束反力垂直于支撑面，通过铰链中心指向未定。FRC2）可动铰支座将固定铰支座用几个滚轴支承面上，就称为可动铰支座。可动铰支座的受力与链杆约束相同，因此可动铰支座的约束反力垂直于支撑面，通过铰链中心指向未定。3）固定端支座杆件不能沿任何方向移动和转动，称为固定端。固定端约束的反力为一个方向待定的力和一个转向待定的力偶。通常方向待定的力用互相垂直的力Fcx和Fcy表示。而转向待定的力偶表示限制构件转动的约束作用。FAxFAyAM小结约束类型链杆约束刚结点约束支座约束固定铰支座光滑接触面约束光滑铰链约束固定端支座可动铰支座柔体约束五、支座约束固定端实体图简图约束反力画法AFAXFAYMA悬臂梁五、支座约束固定铰支座及可动铰支座实例FPFAXFAYFRBFP简支梁五、支座约束固定端实体图简图约束反力画法FAYAFAXMA五、支座约束FAXMAFAY习题2.5（1）阻碍物体运动的限制物称为__________，其作用力称为__________。（2）约束反力的方向总是和该约束所能__________物体的__________方向相反。约束约束反力限制运动（3）约束反力的共性是：其作用点为__________，其方向______________________________。接触点与限制物体的运动方向相反（4）固定铰支座的约束反力与___________________相同。圆柱铰链的约束反力