土木工程力學(xué)約束與約束反力上圖文PPT課件

1、1 2021-10-29學(xué)習(xí)探究第1頁(yè)/共59頁(yè)2 2021-10-29第三節(jié)第三節(jié) 約束與約束反力（上）約束與約束反力（上）第2頁(yè)/共59頁(yè)3 2021-10-29一、知識(shí)回顧一、知識(shí)回顧1、“四公理”+“兩推論”2、平行四邊形法則計(jì)算方法第3頁(yè)/共59頁(yè)4 2021-10-293 3、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。F F2 2=30KN=30KNF F1 130300 030300 0圖圖1 110KN30300 030300 0F F1 1=30KN=30KNF F2 2F F合合用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為

2、52KN52KN。第4頁(yè)/共59頁(yè)5 2021-10-293 3、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。F F1 1圖圖1 110KN30300 030300 0F F2 2F F合合常見(jiàn)錯(cuò)誤常見(jiàn)錯(cuò)誤：1 1、線段末端不畫(huà)箭頭、線段末端不畫(huà)箭頭2 2、箭頭超過(guò)線段長(zhǎng)度、箭頭超過(guò)線段長(zhǎng)度3 3、不給出合力的結(jié)果、不給出合力的結(jié)果用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為52KN52KN。第5頁(yè)/共59頁(yè)6 2021-10-293 3、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。、用平行四邊形法則，求下圖的力的合力。F F1 1=40N=40NF

3、F2 2=40N=40N60600 0圖圖3 310NOOF F1 1F F2 2F F合合60600 0用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為用尺子測(cè)量，根據(jù)比例尺可得合力為68N68N。合力與水平線的夾角用量角器測(cè)得為合力與水平線的夾角用量角器測(cè)得為3030度。度。300第6頁(yè)/共59頁(yè)7 2021-10-29力的正交分解步驟：建立直角坐標(biāo)系建立直角坐標(biāo)系從線段的箭頭處向兩個(gè)從線段的箭頭處向兩個(gè)坐標(biāo)軸做垂線得到矩形坐標(biāo)軸做垂線得到矩形。運(yùn)用三角函數(shù)求解運(yùn)用三角函數(shù)求解Fx,FyFx,FyxFxFy ysincosFFFFyxF合合O第7頁(yè)/共59頁(yè)8 2021-10-29 認(rèn)知 技能認(rèn)識(shí)七種約束

4、了解其特點(diǎn)會(huì)畫(huà)七種約束的約束反力第8頁(yè)/共59頁(yè)9 2021-10-29第9頁(yè)/共59頁(yè)102021-10-29自由體 可以任意運(yùn)動(dòng)的物體?？梢匀我膺\(yùn)動(dòng)的物體。（空間位移不受限制）（空間位移不受限制）1. 1. 基本概念基本概念自由體第10頁(yè)/共59頁(yè)112021-10-29自由體第11頁(yè)/共59頁(yè)122021-10-29非自由體受到了其他物體的限制，而不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物受到了其他物體的限制，而不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種物體稱(chēng)為非自由體。體稱(chēng)為非自由體。如軌道上的火車(chē)。如軌道上的火車(chē)?；靖拍罨靖拍畹?2頁(yè)/共59頁(yè)132021-10-29非自由體：放在玻璃杯中的氣球非自由體：放在

5、玻璃杯中的氣球運(yùn)動(dòng)受限制的物體叫非自由體。運(yùn)動(dòng)受限制的物體叫非自由體。自由體：飄在空中的氣球自由體：飄在空中的氣球運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體。運(yùn)動(dòng)不受限制的物體叫自由體。第13頁(yè)/共59頁(yè)142021-10-29課間休息了，你是嗎？課間休息了，你是嗎？現(xiàn)在正在學(xué)校上課你是自由體嗎？現(xiàn)在正在學(xué)校上課你是自由體嗎？第14頁(yè)/共59頁(yè)152021-10-29約束約束阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件約束：由周?chē)矬w構(gòu)成的、限制非自由體移動(dòng)的條件。約束：由周?chē)矬w構(gòu)成的、限制非自由體移動(dòng)的條件。第15頁(yè)/共59頁(yè)162021-10-29約約 束束：阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制條件

6、。約束體約束體：限制限制非自由體非自由體運(yùn)動(dòng)的周?chē)矬w。運(yùn)動(dòng)的周?chē)矬w。列車(chē)是非自由體鐵軌是約束體被約束物體被約束物體約束約束G第16頁(yè)/共59頁(yè)172021-10-29約束力約束力：約束對(duì)被約束體物體的作用力：約束對(duì)被約束體物體的作用力約束限制物體的運(yùn)動(dòng)，靠的就是約束力，也叫約束限制物體的運(yùn)動(dòng)，靠的就是約束力，也叫約束反力約束反力。鐵軌作用在車(chē)輪上鐵軌作用在車(chē)輪上的力就是約束力的力就是約束力PTFP繩子作用在小球上的繩子作用在小球上的拉力力就是約束力拉力力就是約束力第17頁(yè)/共59頁(yè)182021-10-29約束反力約束反力：就是約束力，簡(jiǎn)稱(chēng)反力：就是約束力，簡(jiǎn)稱(chēng)反力討論一下水杯和手機(jī)受到的約

7、束力是什么力？討論一下水杯和手機(jī)受到的約束力是什么力？第18頁(yè)/共59頁(yè)192021-10-29大小方向作用點(diǎn)待定通過(guò)計(jì)通過(guò)計(jì)算獲得算獲得與該約與該約束所能束所能阻礙的阻礙的位移方位移方向相反向相反接觸接觸 部位部位約束反力的特點(diǎn)約束反力的特點(diǎn)第19頁(yè)/共59頁(yè)202021-10-29工程上力的分類(lèi)工程上力的分類(lèi)力力主動(dòng)力主動(dòng)力約束力約束力能主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)或能主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)或 使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力 （重力、推力、風(fēng)力）（重力、推力、風(fēng)力）阻礙限制物體運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)阻礙限制物體運(yùn)動(dòng)或產(chǎn) 生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力 （軌道對(duì)車(chē)輪的力）（軌道對(duì)車(chē)輪的力） （地板對(duì)講臺(tái)的力）（地板

8、對(duì)講臺(tái)的力）荷載荷載第20頁(yè)/共59頁(yè)212021-10-29常見(jiàn)的四種約束及其約束反力常見(jiàn)的四種約束及其約束反力Title 柔索約束 光滑接觸面約束鏈桿約束 圓柱鉸鏈約束第21頁(yè)/共59頁(yè)222021-10-29第22頁(yè)/共59頁(yè)232021-10-29柔索：絕對(duì)柔軟、無(wú)質(zhì)量、無(wú)粗柔索：絕對(duì)柔軟、無(wú)質(zhì)量、無(wú)粗細(xì)、不可伸長(zhǎng)或縮短（或者本身細(xì)、不可伸長(zhǎng)或縮短（或者本身質(zhì)量可以忽略不計(jì)）質(zhì)量可以忽略不計(jì)）1.1.柔索約束柔索約束第23頁(yè)/共59頁(yè)242021-10-29柔索約束桁架：由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu) 第24頁(yè)/共59頁(yè)252021-10-29柔索只能承受拉力，約束力為

9、拉力，作用線柔索只能承受拉力，約束力為拉力，作用線沿柔索背離物體。沿柔索背離物體。屬于這一類(lèi)約束的有屬于這一類(lèi)約束的有:軟繩、鏈條或膠帶等。軟繩、鏈條或膠帶等。第25頁(yè)/共59頁(yè)262021-10-29大小作用點(diǎn)未知通過(guò)計(jì)通過(guò)計(jì)算獲得算獲得沿著柔沿著柔索背離索背離物體的物體的方向方向柔索與柔索與物體的物體的接觸點(diǎn)接觸點(diǎn)柔索約束反力的特點(diǎn)柔索約束反力的特點(diǎn)拉力FT第26頁(yè)/共59頁(yè)272021-10-29約束力約束力的的方向方向與限制物體運(yùn)動(dòng)的與限制物體運(yùn)動(dòng)的方向相反方向相反限制該方向的運(yùn)動(dòng)柔索約束第27頁(yè)/共59頁(yè)282021-10-29方向、作用點(diǎn)：方向、作用點(diǎn)：柔索的約束反力柔索的約束反力

10、F FT T通過(guò)接觸點(diǎn)，沿柔索通過(guò)接觸點(diǎn)，沿柔索而背離物體。而背離物體。約束體約束體約束反力約束反力TWA柔繩約束限制方向反力方向TFAGG第28頁(yè)/共59頁(yè)292021-10-29柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束第29頁(yè)/共59頁(yè)302021-10-29柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束第30頁(yè)/共59頁(yè)312021-10-29柔繩、鏈條、皮帶構(gòu)成的約束第31頁(yè)/共59頁(yè)322021-10-29FT1FT2FT1FT2皮帶的約束反力第32頁(yè)/共59頁(yè)332021-10-29練習(xí)判斷判斷A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)處的鏈條對(duì)物體點(diǎn)處的鏈條對(duì)物體的約束反力的方向的約束反力的方向。第33頁(yè)/共59頁(yè)342021-10

11、-29第34頁(yè)/共59頁(yè)352021-10-29接觸面絕對(duì)光滑接觸面絕對(duì)光滑摩擦力可忽略不計(jì)摩擦力可忽略不計(jì)2.光滑接觸面約束光滑接觸面約束第35頁(yè)/共59頁(yè)362021-10-29第36頁(yè)/共59頁(yè)372021-10-29約束力沿接觸面公法線方向并指向物體。約束力沿接觸面公法線方向并指向物體。FN法線法線切線切線第37頁(yè)/共59頁(yè)382021-10-29大小作用點(diǎn)未知沿著接沿著接觸面的觸面的公法線公法線方向指方向指向物體向物體兩個(gè)物兩個(gè)物體接觸體接觸的那點(diǎn)的那點(diǎn)光滑接觸面約束反力的特點(diǎn)光滑接觸面約束反力的特點(diǎn)壓力FN(N)第38頁(yè)/共59頁(yè)392021-10-29光滑接觸面約束第39頁(yè)/共5

12、9頁(yè)402021-10-29AFBFCFBACNF公切面公法線第40頁(yè)/共59頁(yè)412021-10-29 光滑接觸面的光滑接觸面的約束反力約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向，方向沿公法線沿公法線，指向受力物體。指向受力物體。FNAFNB判斷綠色桿狀物體在判斷綠色桿狀物體在A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)點(diǎn)處受到的的約束反力的方向處受到的的約束反力的方向。第41頁(yè)/共59頁(yè)422021-10-29 光滑接觸面的光滑接觸面的約束反力約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向，方向沿公法線沿公法線，指向受力物體。指向受力物體。ABC判斷半圓狀物體在判斷半圓狀物體在A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)和點(diǎn)和C C點(diǎn)處

13、受到的的約束反點(diǎn)處受到的的約束反力的方向力的方向。ONCFNBFNAF第42頁(yè)/共59頁(yè)432021-10-29在不計(jì)摩擦的條件下，在不計(jì)摩擦的條件下，齒輪間的約束也屬于光齒輪間的約束也屬于光滑面約束?；婕s束。第43頁(yè)/共59頁(yè)442021-10-29 光滑接觸面的光滑接觸面的約束反力約束反力作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向，方向沿公法線沿公法線，指向受力物體。指向受力物體。切線法線FN第44頁(yè)/共59頁(yè)452021-10-29判斷黃色圓球在判斷黃色圓球在A A點(diǎn)、點(diǎn)、B B點(diǎn)處點(diǎn)處受到的約束反力的方向受到的約束反力的方向。C練習(xí)ABABCAB判斷藍(lán)桿在判斷藍(lán)桿在B B點(diǎn)、點(diǎn)、C C點(diǎn)處受

14、到點(diǎn)處受到的約束反力的方向的約束反力的方向。第45頁(yè)/共59頁(yè)462021-10-29繩CDBAEO畫(huà)出藍(lán)色物體的受力圖G G 第46頁(yè)/共59頁(yè)472021-10-29繩CDE畫(huà)出藍(lán)色物體的受力圖G 脫離體G FTD FTE 第47頁(yè)/共59頁(yè)482021-10-29BAO畫(huà)出藍(lán)色物體的受力圖G G FNB A 該力不存在，否則力就不平衡了第48頁(yè)/共59頁(yè)492021-10-29ABFABO畫(huà)出綠球的受力圖畫(huà)出AB桿的受力圖第49頁(yè)/共59頁(yè)502021-10-29CBDAAB畫(huà)出AB桿的受力圖第50頁(yè)/共59頁(yè)512021-10-29作業(yè)ABCDE求左圖的桿件和右圖的小球的約束反力，摩擦

15、不計(jì)，重力都為G.繩第51頁(yè)/共59頁(yè)522021-10-29圖1-4 FGAB作業(yè)：習(xí)題集第一章作業(yè)：習(xí)題集第一章 1： 一、填空題（全部）；一、填空題（全部）； 2：五、作圖題第：五、作圖題第1題（兩個(gè)圖）題（兩個(gè)圖）繩ACBGD第52頁(yè)/共59頁(yè)532021-10-29圖1-4 （a）FGAB作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)FGABFNAFNBA:光滑接觸面約束方向：圓心與接觸點(diǎn)的連線，指向球體。B:光滑接觸面約束方向：圓心與接觸點(diǎn)的連線，指向球體。第53頁(yè)/共59頁(yè)542021-10-29圖1-4 （b）作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)繩ACBGD繩ACBGDFNAFNBA:光滑接觸面約束方向：與桿垂直，指向直桿。B:光滑接觸面約束方向：與地面垂直，指向直桿。第54頁(yè)/共59頁(yè)552021-10-29圖1-10 （a）作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)繩ABDECGABDFTBB:柔索約束方向：沿著柔索，背離物體。D:光滑接觸面約束方向：與桿垂直，指向直桿。FNDA:固定絞約束方向：一對(duì)互相垂直的分力表示待定的狀態(tài)。FAxFAy第55頁(yè)/共59頁(yè)562021-10-29圖1-10 （a）作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)繩ABDECGABDFTBFNDFAA:固定