三、光滑圆柱形铰链约束 1.连接铰链
两构件用圆柱形销钉连接且均不固定,即构成连接铰链,其约束反力用两个正交的分力Fx和Fy表示。见图1-10
2. 固定铰链支座
如果连接铰链中有一个构件与地基或机架相连,便构成固定铰链支座,其约束反力仍用两个正交的分力Fx和Fy表示。见图1-11
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3.活动铰链支座
在桥梁、屋架等工程结构中经常采用这种约束。在铰链支座的底部安装一排滚轮,可使支座沿固定支承面移动,这种支座的约束性质与光滑面约束反力相同,其约束反力必垂直于支承面,且通过铰链中心。见图1-12
四、固定端约束
固定端约束能限制物体沿任何方向的移动,也能限制物体在约束处的转动。所以,固定端A处的约束反力可用两个正交的分力FAX、FAY和力矩为MA的力偶表示。见图1-13
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五、球铰链支座
球铰链是一种空间约束,它能限制物体沿空间任何方向移动,但物体可以绕其球心任意转动。球铰链的约束反力可用三个正交的分力FAX、FAY、FAZ表示。见图1-14
§1.3 受力图
在工程实际中,常常需要对结构系统中的某一物体或部分物体进行力学计算。这时就要根据已知条件及待求量选择一个或几个物体作为研究对象,然后对它进行受力分析。即分析物体受那些力的作用,并确定每个力的大小、方向和作用点。为了清楚地表示物体的受力情况,需要把所研究的物体(称为研究对象)从与它相联系的周围物体中分离出来,单独画出该物体的轮廓简图,使之成为分离体,在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力,就称为该物体的受力图。 画受力图是解平衡问题的关键,画受力图的一般步骤为: (1) 据题意确定研究对象,并画出研究对象的分离体简图。 (2) 在分离体上画出全部已知的主动力。
(3) 在分离体上解除约束的地方画出相应的约束反力。
画受力图时要分清内力与外力,如果所取的分离体是由某几个物体组成的物体系统时, 通常将系统外物体对物体系统的作用力称为外力,而系统内物体间相互作用的力称为内力。 内力总是以等值、共线、反向的形式存在,故物体系
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统内力的总和为零。因此,取物体系统为研究对象画受力图时,只画外力,而不画内力。
例1-1 重量为G的均质杆AB,其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处,A端放在光滑的水平面上,在点D处用一水平绳索拉住,试画出杆AB的受力图。
例1-2 AB杆A处为固定铰链连接,B处置于光滑水平面,并由钢绳拉着,钢绳绕过滑轮C,画出AB杆的受力图。
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例1-3 如图1-15a所示,水平梁AB用斜杆CD支承,A、C、D三处均为光滑铰链连接。匀质梁 AB重G1,其上放一重为G2电动机。若不计斜杆CD自重,试分别画出斜杆CD和梁AB(包括电动机)的受力图。
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