06-约束与约束力

柳州铁道职业技术学院教师备课教案首页课时授课计划编号：6授课日期授课时数授课班级09道路与桥梁工程技术109道路与桥梁工程技术22课题约束与约束力教学目的1、掌握约束与约束力的概念2、掌握工程中常见的约束与约束力教学重点工程中常见的约束与约束力教学难点光滑铰链、课堂类型及教学方法讲授课讲授法教具、挂图三角板、圆规教学过程如下教研室主任签字：年月日任课教师：杨波柳州铁道职业技术学院教师备课教案讲授法讲授法讲授法重点图示【考勤】：班长报告考勤情况。【复旧引新】：作用在同一刚体上的两个力使刚体保持平衡状态的充分必要条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。【讲授新课】：§2-2约束与约束力一、基本概念（一）自由体与非自由体1、自由体：运动不受它周围物体限制的物体。2、非自由体：运动受到周围物体限制的物体。（二）约束与约束反力1、约束：限制物体自由运动的条件。或者说限制物体自由运动的其他物体。2、约束反力：约束对被约束物体的作用力。约束反力的方向与约束所能限制的运动方向相反。（三）主动力与被动力：1、主动力：主动地使物体有运动或有运动趋势的力。工程中将主动力称为荷载。2、被动力：由主动力引起的力。工程中大部分研究对象都是非自由体，它们所受都的约束是多种多样的，其约束力的形式也多种多样的，因此在理论力学中，将物体所受约束的主要性质保留，忽略次要因素，得到下面几种工程中常见的约束及约束力。二、工程中常见的约束与约束力（一）柔索柳州铁道职业技术学院教师备课教案讲解讲授法图示讲解讲授法图示讲解工程中绳索、链条、皮带均属此类，约束特点是作用点是接触点，方向沿着柔体背离物体。如图所示，TF沿绳索中心线，作用点在接触点A，指向背离物体；如图所示皮带其拉力1TF、2TF沿轮的切线，指向背离物体。柔性约束的特点：1、只能受拉，不能受压。2、只能限制延约束的轴线伸长方向3、本书柔性约束力用FT表示4、常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等(a)(b)图1-8AAFTPPABABFT1FT1FT2FT2（二）光滑面接触限制接触点法向运动。若物体接触面之间的摩擦可以忽略时，认为接触面是光滑的，这种约束不能限制物体沿接触点公切面的运动，只能阻止物体沿接触点的公法线的运动。因此，光滑表面接触约束的约束特点是接触点为约束力的作用点，方向沿接触点的公法线，指向被约束的物体，用NF表示，如图所示。切平面(a)(b)图1-7FNNABFNAFNA柳州铁道职业技术学院教师备课教案难点图示讲解讲授法图示讲解讲授法图示讲解（三）光滑铰链如图所示将两个物体穿成直径相同的圆孔，用以直径略小的圆柱体（称销子）将两个物体连接上，形成的装置称圆柱形铰链，若圆孔间的摩擦忽略不计为光滑圆柱形铰链，简称铰链。其约束特点是不能阻止物体绕圆孔的转动，能阻止物体沿圆孔的径向离去的运动，约束力作用点（作用线穿过接触点和圆孔中心，但由于圆孔较小，忽略其半径）在圆孔中心，方向不定，如图所示AF，用正交分量表示AxF、yAF。销子图1-9(b)(a)图1-10(b)(a)AFFAyFAx（四）固定铰支座将上面的圆柱形铰链中的一个物体固定在不动的支撑平面上，形成的装置为固定铰支座如图所示，其简图为图所示，其约束特点与圆柱形铰链一样。AxFAy销或(a)(b)AAAA图1-11或或F（五）活动铰支座柳州铁道职业技术学院教师备课教案讲授法图示讲解将上面的圆柱形铰链中的一个物体下面放上滚轴，此装置可在起支撑表面上移动的，且摩擦不计，这样的装置称可动铰支座或滚动铰支座如图所示，其简图为图所示其约束特点是约束力沿支撑表面的法线，作用线用过铰链中心，指向不定。销AAAA或或或(b)(a)图1-12FAy（六）二力杆约束两端用光滑铰链与其他物体连接，中间不受力且不计自重的杆件，即为二力杆。二力杆两端所受的两个力大小相等、方向相反，作用线沿着两铰接点的连线，至于二力杆受拉还是受压则可假设。如图所示。AABB(a)(b)图1-13ABC(a)(b)FAFB图1-14（七）固定端约束1、固定端：使物体既不能移动，又不能转动的约束。2、固定端约束反力有三个未知量：AxF、yAF和MA柳州铁道职业技术学院教师备课教案【小结】：一、基本概念二、柔索（柔体约束）三、光滑面接触约束四、光滑圆柱形铰链约束五、可动铰支座（滚动铰支座）六、链杆约束七、固定端约束【作业】：看书复习【课后记】：A柳州铁道职业技术学院教师备课教案重量为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试画出图1.31(a)所示结构的整体、AB杆、AC杆的受力图。解：(1)以结构整体为研究对象，主动力有荷载F，注意到B、C处为光滑面约束，约束反力为FB、FC。其受力图如图1.31(b)所示。(2)取AB杆的分离体，A处为光滑圆柱铰链约束，D处受到柔绳约束，其受力图如图1.31(c)所示。(3)取出AC杆的分离体，A处受到AB杆的反作用力FA′x、AyF′，E处为柔绳约束，AC杆受力如图1.31(d)所示。