繪制受力圖-約束與約束力（建筑力學）

約束與約束力一、約束與約束力的概念

有些物體，它們在空間的位移不受任何限制，稱為自由體，例如飛行器等。

有些物體在空間的位移受到一定的限制，稱為非自由體。對于非自由體的某些位移起限制作用的條件稱為約束。如滑塊的運動受到滑槽的限制，滑塊為非自由體，滑槽為滑塊的約束約束與約束力的概念

約束必然對物體作用一定的力以阻礙物體運動，這種力稱為約束力或約束反力，簡稱反力。約束力總是作用在約束與物體的接觸處，其方向總是與約束所能限制的運動方向相反。約束與約束力的概念

能主動地使物體運動或有運動趨勢的力．稱為主動力或載荷(亦稱為荷載)，例如重力、水壓力、切削力等。

物體所受的主動力一般是已知的，而約束力是由主動力的作用而引起，它是未知的。因此，對約束力的分析就成為十分重要的問題。約束與約束力的概念

1.柔索約束

繩索、鏈條、膠帶等柔性物體都可以簡化為柔索約束。

約束特點：只能限制物體沿柔索伸長方向的運動。

約束力：通過接觸點沿柔索的中心線背離物體，即柔索的約束力為拉力。工程中常見的約束與約束力

2.光滑面約束

當兩物體的接觸面光滑無摩擦時，稱為光滑接觸面。

約束特點：只能限制被約束物體沿接觸點處公法線朝接觸面方向的運動，而不能限制沿其他方向的運動。

約束力：通過接觸點沿接觸面在接觸點處的公法線，指向被約束物體，即為壓力。這種約束力也稱為法向反力。工程中常見的約束與約束力

3.光滑鉸鏈

實際工程中，經(jīng)常遇到兩個構件通過光滑圓柱銷釘?shù)倪B接(圖a)，這種約束稱為光滑圓柱鉸鏈，簡稱鉸鏈或鉸。圖c是它的簡化表示。

工程中常見的約束與約束力

當兩個構件有沿銷釘徑向相對移動的趨勢時，銷釘與構件以光滑圓柱面接觸，因此，銷釘對構件的約束力FN沿接觸點K處的公法線方向（通過圓孔中心的徑向），指向構件。由于接觸點K一般不能預先確定，所以反力FN的方向也不能確定。因此，鉸鏈的約束力作用在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)，通過圓孔中心，方向待定，通常用一對正交分力Fx和Fy來表示（如圖），兩分力的指向是假定的。

工程中常見的約束與約束力

4.固定鉸支座

用鉸鏈連接的兩個構件中，如果其中一個是固定在基礎或靜止機架上的支座(圖a)，則這種約束稱為固定鉸支座，簡稱鉸支座。固定鉸支座的約束力與鉸鏈的情形相同，通常也用兩個正交分力Fx和Fy來表示

(圖b)。圖c是固定鉸支座的幾種簡化表示。

工程中常見的約束與約束力

5.活動鉸支座

如果在支座與支承面之間裝上幾個滾子，使支座可以沿著支承面運動，就成為活動鉸支座，也稱為輥軸支座(圖a)。這種支座只限制構件沿支承面法線方向的移動。不限制構件沿支承面的移動和繞銷釘軸線的轉動。因此，活動鉸支座的約束力垂直于支承面，通過鉸鏈中心，指向待定(圖e)。圖b～d是活動鉸支座的幾種簡化表示。

工程中常見的約束與約束力

6.定向支座

定向支座能限制構件的轉動和垂直于支承面方向的移動，但允許構件沿平行于支承面的方向移動(圖a)。定向支座的約束力為一個垂直于支承面、指向待定的力和一個轉向待定的力偶，圖b是其簡化表示和約束力的表示。當支承面與構件軸線垂直時，定向支座的約束力如圖c所示。

工程中常見的約束與約束力

7.固定端

如果靜止的物體與構件的一端緊密相連，使構件既不能移動，又不能轉動，則構件所受的約束稱為固定端約束。例如梁圖a中，墻就是梁的固定端約束。固定端的約束力為一個方向待