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ppt版本——哈工大版理论力学课件(全套)01

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理论力学第一章ppt(哈工大版).

理论力学第一章ppt(哈工大版).
[例] 吊灯
公理
约束反力
受力分析
9
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚 体，其平衡状态保持不变。
变形体（受拉力平衡）
A
刚化为刚体（仍平衡）
B
刚体（受压平衡）
B
变形体（受压不能平衡）
A
刚体的平衡条件对于变形体来说只是必要而不是充分条件。
公理
约束反力
受力分析
10 10
§1-2 约束和约束力
矢来表示。
力三角形法
F2
FR
F1
FR
F2
F2
FR
A
F1
A
F1
A
公理
约束反力
受力分析
FR = F1 + F2
3
公理2 二力平衡条件
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = –F2 作用线共线
等大，反向，共线
注意点
对于多刚体不成立
4
公理
约束反力
受力分析
说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的
②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)
③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
F1
公理
约束反力
受力分析
二力杆
注：二力体自重不计
二力构件
5
F2
公理3 加减平衡力系原理
作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成 平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。
说明：三力平衡必汇交 当三力平行时，在无限 远处汇交，它是一种特 殊情况。
46
画受力图应注意的问题

本——哈工大版理论力学课件(全套)

本——哈工大版理论力学课件(全套)
连，在图示位置圆柱作纯滚动，中心速度为vA，杆与水平线 的夹角=450，求该瞬时系统的动能。
解： T TA TAB
P
B
TA 3 Mv A 2 4
P为AB杆的瞬心 vA
PAw
C
vA
A
vA
wΑΒ lsin
JP 1 ml 2 3
TAB
2 JP wA2B
1 6si2n
mv 3
mvA2 AT
11 12
9M 4m 2 vA
z1 O
M
M2
mg z2
y
代入功的解析表达式得
z2
W 12 (mg)dz mg(z z z1
x
1 2)
质点系： W W imig(zi1 zi2) mg(zC1 zC2)
质点系重力的功，等于质点系的重量与其在始末位置重 心的高度差的乘积，而与各质点运动的路径无关。
h
4
理论力学
4
2、弹性力的功 弹簧原长l0，作用点的轨迹为图示曲线A1A2。在弹性极限内F k(r l0)r 0 k—弹簧的刚性系数，表示使弹簧发生单位变形时所需的力(N/m)。
F s
M1
s
2
单位：焦耳（Ｊ）； 1J 1Nm
h
理论力学
F M2
2
2
2
二、变力的功 设质点M在变力F的作用下沿曲线运动，力F在微小弧
段上所作的功称为力的元功，记为dW，于是有
δW Fcos ds
ds M'
M2
力F在曲线路程M1M2中作功为
M
W
s
F cosds
0
自然法表示的 功的计算公式
dr F
等于零，但变形体内力功之和不为零。

ppt版本-哈工大版理论力学课件(全套)

ppt版本-哈工大版理论力学课件(全套)

理论力学课程的内容包括质点和刚体的运动、弹性力学、 流体力学、振动和波等，其体系由静力学、运动学和动力 学三个部分组成。
理论力学课程的内容非常广泛，主要包括质点和刚体的运 动、弹性力学、流体力学、振动和波等方面的知识。这些 内容在理论力学体系中占据着重要的地位，为后续的工程 技术和科学研究提供了重要的理论基础和应用方法。同时 ，理论力学体系由静力学、运动学和动力学三个部分组成 ，这三个部分相互联系、相互渗透，构成了完整的理论力 学体系。
详细描述
理论力学作为经典力学的一个重要分支，主要研究物体运动规律、力的作用机制以及它们之间的相互作用。通过 对质点和刚体的运动规律、力的合成与分解、动量守恒和能量守恒等基本原理的研究，理论力学为各种工程技术 和科学研究提供了重要的理论基础和应用方法。
理论力学课程的内容和体系
要点一
总结词
要点二
详细描述
置和速度。
刚体的转动
02
描述刚体绕固定点或轴线的旋转运动，通过角速度矢量和角加
速度矢量表示刚体的转动状态。
刚体的复合运动
03
描述刚体同时存在的平动和转动，通过平动和转动运动的合成
来描述。
刚体的动力学方程
牛顿第二定律
表述了物体运动与力的关系，即物体受到的合外力等 于其质量与加速度的乘积。
动量定理
表述了物体动量的变化率等于作用在物体上的力与时 间的乘积。
由于非惯性参考系中物体受到的力不是真实的外力，而是由于参考 系加速或旋转产生的惯性力。
非惯性参考系的应用
在研究地球上的物体运动时，常常需要用到非惯性参考系，例如研 究地球的自转和公转对物体运动的影响。
05
刚体的运动
01
描述刚体在空间中的位置和运动，通过平动矢量表示刚体的位

哈工大版理论力学课件第一章静力学PPT精品课件

哈工大版理论力学课件第一章静力学PPT精品课件
4、受力图上不能再带约束。
即受力图一定要画在分离体上。
2021/3/1
32
5、受力图上只画外力，不画内力。 一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有 可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分 内力，就成为新研究对象的外力。
6 、同一系统的受力图必须整体与局部保持一致(包括符号) 相互协调，不能相互矛盾。 对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局 部或单个物体的受力图上要与之保持一致。
F RF 1F 2
2021/3/1
9
推论2：三力平衡汇交定理 刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则 另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。 （必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系）
证明：∵ F1,F2,F3为平衡力系，
∴ R ,F1 也为平衡力系。
F1
2、不要多画力
要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对 于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出 它是哪一个施力体施加的。
2021/3/1
31
3、不要画错力的方向 约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不 能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析 两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力 的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反， 不要把箭头方向画错。
F A， xF A， yF Az
22
③ 固定端约束
限制所有自由度（所有的位移）。
2021/3/1
23
④球铰链 通过圆球和球壳将两个构件连接在一起的约束。
特点：球心不能有任何位移，但构件可绕球心任意转动。其约束
反力应是通过接触点与球心，但方向不能预先确定的一个空间法
向约20束21/力3/1 ，可用三个正交分力表示。

《哈工大理论力学》课件

《哈工大理论力学》课件

总结词
动量守恒定律在物理学、工程学和天文 学等领域有着广泛的应用。
VS
详细描述
在碰撞、火箭推进、行星运动、相对论等 领域中，动量守恒定律都起着重要的作用 。通过应用动量守恒定律，可以预测系统 的运动状态和变化趋势，为实际应用提供 重要的理论支持。
04
角动量与角动量守恒定律
角动量的定义与计算
角动量的定义
体育竞技
在花样滑冰、冰球等体育项目 中，运动员通过改变身体姿态 来调整角动量，以完成各种高
难度动作。
05
万有引力定律
万有引力定律的表述
总结词
万有引力定律是描述两个质点之间由于它们 的质量而相互吸引的力的大小和方向的定律 。
详细描述
万有引力定律由艾萨克·牛顿提出，表述为 任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸 引，该力的大小与它们质量的乘积成正比，
02
牛顿运动定律
牛顿运动定律的表述
第一定律（惯性定律）
除非受到外力作用，否则保持静止或匀速直线运动 的状态不变。
第二定律（动量定律）
物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反 比。
第三定律（作用与反作用定律）
对于任何作用力，都存在一个大小相等、方向相反 的反作用力。
牛顿运动定律的应用
动力学问题
弹性力学的应用实例
总结词：实际应用
详细描述：弹性力学在工程领域有广 泛的应用，如桥梁、建筑、机械和航 空航天等。应用实例包括梁的弯曲、 柱的拉伸和压缩、壳体的变形等。
THANKS
感谢观看
提供理论基础和解决方案。
理论力学的发展历程
总结词
理论力学的发展经历了古典力学和相对论力学两个阶段，相对论力学对于高速运动和强引力场的研究具有重要意 义。

理论力学哈工大第六版 ppt课件

理论力学哈工大第六版 ppt课件

F3
sin
45
F4
sin
45
112.3N
FR
F2 Rx
F2 Ry
171.3N
cosθ FRx 0.7548 F
R
F cos β Ry 0.6556
F R
θ 40.99, β 49.01ppt课件
57
例2-4
已知: F 1400N, θ 20, r 60mm
求: MO (F )
用几何法，画封闭力三角形.
按比例量得
FC 28.3kN, FA 22.4kN
ppt课件
56
例2-3
已知：图示平面共点力系； 求：此力系的合力. 解：用解析法
FRx
F ix
F1
cos 30
F2
cos 60
F3
cos
45
F4
cos
45
129.3N
FRy
F iy
F1
sin
30
F2
sin
60
力杆，其受力图如图(b)
ppt课件
20
取 AB梁，其受力图如图 (c)
CD杆的受力图能否画
为图（d）所示？
若这样画，梁 A的B 受力图 又如何改动?
ppt课件
21
例1-4
不计三铰拱桥的自重与摩擦，
画出左、右拱 AB,C的B受力图与
系统整体受力图．
解：
右拱 C为B二力构件，其受力图
如图（b）所示
ppt课件
力偶矩
M F d 2ABC
ppt课件
42
二. 力偶与力偶矩的性质 1.力偶在任意坐标轴上的投影等于零.
ppt课件
43

哈工大大学物理课件(马文蔚教材)-第1章力学

dv 解： 由 a dt
1-2
加速度为恒矢量时的质点运动
dv adt
瞬时速度矢量

r r0
v
v0
dv adt
0 t
t
v v0 at
由
v v0 at
dr (v0 at )dt
0
1 2 r r0 v0t at 2
位移
dr (t ) v dt
j
该式也叫质点的运动函数或运动方程。
r x2 y 2 z 2 x y z cos cos cos r r r
四.位移:
A Z z
y

P
o
r
n
A
x
B
k
M
i
B
X
S
r r (t t ) r (t ) r2 r1 ( x2 x1 )i ( y2 y1 ) j ( z2 z1 )k
dv x d 2 x ax 2 dt dt dv y d 2 y ay 2 dt dt dvz d 2 z az 2 dt dt
质点运动状态
质点运动学中的正反问题： 位矢 r (t )
{
dr ( t ) 瞬时速度矢量 v dt
质点运动状态变化
{
位移
dv d 2 r ( t ) 瞬时加速度矢量 a dt dt 2
d dx dy dz ( xi yj zk ) i j k dt dt dt dt
dx vx dt dy vy dt dz vz dt
质点运动学中： 质点运动状态
{
位矢

哈工大理论力学课件第一章


04 动能定理和机械能守恒定 律
动能定理
定义
物体由于运动而具有的能量称为 动能，用公式表示为 (E_k = frac{1}{2}mv^2)。
推导过程
动能定理的推导基于牛顿第二定 律和运动学公式，通过分析力对 时间的累积效应来得出动能的变
化。
应用场景
动工具之一。
现代力学
爱因斯坦相对论的出现，对经典力学提出 了挑战，提出了时间和空间的相对性。
随着计算机技术和数值方法的进步，现代 力学得到了迅速发展，广泛应用于工程和 科学领域。
理论力学的重要性与应用
重要性
理论力学是物理学和工程学的重要基础学科，为其他学科提供了基本的原理和 方法。
应用
理论力学的应用广泛，包括航空航天、机械、土木、交通、船舶等领域。例如， 火箭发射需要理解力学原理，飞机设计需要考虑空气动力学和材料力学。
应用
在分析碰撞、火箭推进 等动力学问题时，动量 守恒定律是重要的理论 基础。
质点和质点系的动量定理和动量守恒定律
质点的动量定理和动量守恒定律
对于质点，动量定理和动量守恒定律的表述与上述内容一致。
质点系的动量定理和动量守恒定律
对于多个质点组成的质点系，动量定理和动量守恒定律的表述需要考虑内力和外 力的作用。内力不会改变系统的总动量，而外力则会引起系统动量的变化。
01
02
03
04
定义：物体的加速度与作用力 成正比，与物体的质量成反比
。
数学表达式：F=ma。
意义：揭示了力与加速度之间 的直接关系，是动力学的基本
规律。
应用：用于分析物体的运动状 态变化，以及求解物体的加速 度、速度和位移等物理量。
牛顿第三定律
定义

哈工大理论力学课件第五章.ppt


F1
sin cos
fs cos fs sin
P
sin cos
fs cos fs sin
P
F1
sin cos
fs cos fs sin
P
几个新特点
1 画受力图时，必须考虑摩擦力； 2 除平衡方程外，还需增加补充方程 Fs fs FN
3 因 0 Fs ，F问ma题x 的解存在一个范围．
挺杆不被卡住时 a b
2 fs
用几何法求解
解：
b
(a极限
d 2
)
tan
(a极限
d 2
)
tan
2a极限 tan 2a极限 fs
b a极限 2 fs a b
2 fs
例5-4
已知：物块重 P,鼓轮重心位于 O处1 ，闸杆重量不
计， ，fs 各尺寸如图所示. 求： 制动鼓轮所需铅直力 F.
解： 分别取闸杆与鼓轮 设鼓轮被制动处于平衡状态
用几何法求解 解: 物块有向上滑动趋势时
F1max P tan( )
物块有向下滑动趋势时
F1min P tan( )
P tan( ) F P tan( )
利用三角公式与 tan fs ,
P sin fs cos cos fs sin
F1
P sin cos
fs cos fs sin
第五章
摩擦
摩擦
滑动摩擦 滚动摩擦
静滑动摩擦 动滑动摩擦
静滚动摩擦 动滚动摩擦
干摩擦
摩擦 湿摩擦
§5-1 滑动摩擦
1.摩擦力的变化规律
2. 库仑定律
Fmax fs FN
F f FN
f s 静滑动摩擦系数

哈工大大学物理课件(马文蔚教材)-第1章力学


结语
1 力学教育的重要性
力学教育是一个完整的物理课程的核心，是各种工程和科学领域成功的关键。
2 对未来学生的启示
力学对所有学生都有重大意义，是培养他们成为更好的科学家和工程师的必要过程。
课程内容适用于各种工程和科学 领域，帮助学生建立牢固的基础。
力学主题与重要性
1
物理学基础
强化物理学概念，涵盖了牛顿三定律以及其他物理学基础。
2
应用广泛
力学是物理学分支的核心，对各种领域都有重大单果。
3
思维训练
强求物理学思维和技能，培养相应能力，提升学生成为更优秀的物理科学家或工 程师。
基本概念
物理学与力学的定义
物理学是一门研究物质本质的自然科学，而力 学是物理学最基本的分支之一。
牛顿三定律的解释与应用
牛顿三定律是物理学中的基本定理，被广泛应 用于各种工程和科学领域。
质点、质量、力的概念
质点是指在物理问题中被简单地看作质点运动 的物体，质量是质点所具有的固有量度，而力 是物理学中最基本的物理量之一。
施密特原理与相对论运动学的简介
哈工大大学物理课件(马 文蔚教材)-第1章力学
在哈尔滨工业大学的物理课程中，马文蔚的力学教材是必不可少的。本章介 绍了力学这个重要的物理学分支，并解释了一些关键概念。
教材介绍
严谨详尽
由哈工大的教授编写，有趣的漫画， 让学生更好地理解物理学概念。
实用性强
施密特原理和相对论运动学是物理学中的重要 概念，用于描述物理学的运动和惯性。
运动学基础
位移、速度和加速度的概念
位移、速度和加速度是物理学运 动学的基本概念。
直线运动和非直线运动的 描述
直线运动和非直线运动分别是基 于直线方向的运动和不规则方向 的运动。
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在已知的任意力系上加上或减去任意一个平衡力系， 并不改变原力系对刚体的作用。
理论力学
12
推论1：力的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一 点，而不改变该力对刚体的作用效应。
A F B 等效 A F F B
F
等效
A
F F B
F
因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线
推论2：三力平衡汇交定理 刚体受三力作用而平衡，若其中两力作 用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交 于同一点，且三力的作用线共面。(特殊情况 下，力在无穷远处汇交——平行且共面。)
体的限制。我们称起限制作用的周围物体为约束体。
约 束：由约束体构成，对非自由体的某些位移起限制作用 的条件。工程中的约束总是以接触的方式构成的。 约束力：约束给被约束物体的力叫约束力。（也称约束反力）
理论力学
16
约束力的特点： 约 束 力
大小——待定
方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反 作用点——接触处
称为物体的受力分析。
作用在物体上的力有两类： 一类是主动力，如重力，风力，气体压力等。 主动力通常称为载荷。 二类是被动力，即约束力。
理论力学
50
载荷的分类 载 集中载荷：载荷的作用范围很小，可忽略不计。 荷 分布载荷：载荷作用在整个物体或某一部分上。
分 布 载 荷 体载荷：载荷作用在整个体积上。 分 面载荷：载荷作用在整个面积上。 布 线载荷：载荷作用在整个长度上。
②变形效应(内效应——材料力学研究)
3、力的三要素：大小，方向，作用点 力是矢量，其表示方法 F A
力的单位： 国际单位制：牛顿(N) 、千牛顿(kN)
理论力学 7
二、刚
体
刚体就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 绝对刚体不存在，但研究力的外效应时可将变形体
看成刚体。研究力的内效应前也将物体看成刚体。
理论力学
38
理论力学
39
4、其它类型约束
（1）滚动支座(活动铰支座、辊轴支座)
约束特点：在上述固定铰支座与光滑固定平面之间装有光 滑辊轴而成。
约束力：构件受到垂直于光滑面的约束力。
理论力学
40
（滚动）活动铰支座（辊轴支座）
A A A A FA
F的实际方向也可 以向下
简化图
理论力学
41
理论力学
F2
说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的； ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件。
绳子
F2 F2
理论力学
平衡绳子Βιβλιοθήκη F1 F1F2不平衡 F1 对多刚体不成立
11
不平衡
③二力构件：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件。
F1 二力构件 F2
F1 二力杆
F2
注意：二力构件是不计自重的。
公理3
加减平衡力系原理
约束力：比径向轴承多一个轴向的约束力，亦有三个正 交分力FAx， FAy ，FAz 。
FAz
A
FAy
FAx
理论力学
48
理论力学
49
§1-3 物体的受力分析和受力图
一、受力分析
解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物
体，即选择研究对象，然后根据已知条件，约束类型 并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程
理论力学
绪
理论力学
论
1
一、理论力学的研究对象和内容
理论力学：是研究物体机械运动一般规律的学科。 机械运动：是物体在空间的位置随时间的变化。 理论力学的内容：
静力学：研究物体在力系作用下的平衡规律，同时也研究 力的一般性质和力系的简化方法等。
运动学：研究物体运动的几何性质，而不研究引起物体运 动的原因。
保持静止或作匀速直线运动的状态。
静力学主要研究：1、物体的受力分析；
2、力系的等效替换（简化）；
3、力系的平衡条件及其应用。
平衡力系：使物体处于平衡的力系。
理论力学 5
理论力学
6
静力学基本概念
一、力的概念
1、定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变 物体的运动状态。 2、力的效应：①运动效应(外效应——理论力学研究)
理论力学 3
三、理论力学的研究方法
分析、归纳和总结 力学最基本规律 理论体系 力学模型 用于实际
观察和实验
抽象、推理和数学演绎
刚体、质点、质点系、弹簧质点、弹性体等
理论力学
4
引
力 平
言
静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。 系：是指作用在物体上的一群力。 衡：是指物体相对于惯性参考系（地面）
刚体内部任意两点间的距离始终不变。
刚体
不同
物体
一些基本公理和定理只对刚体成立，对可变形的物体不成立。
理论力学
8
理论力学
9
§1-1
静力学公理
公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的 实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。
公理1
力的平行四边形法则
F2
A
作用于物体上同一点的两个力可合成 为一个合力，此合力也作用于该点，合力 的大小和方向由这两个力为邻边所构成的
A
53
[例] 画出下列各构件的受力图
D
FT
FEy FB
FT E B P
A
E
FEx
FAx FAy
P
FAy
A
FB ′ FEy
E B
FAx
′ FEx
理论力学
54
[例]画出如图所示结构的受力图 F
C D B D E
F FCy
F'Cx FDE
E A
F'Cy
B
C
FCx
C
D
F'ED
F'DE
FC1y
FB
E A
FAx
P A
D
E B
D A
E B
FT
O P
FT
FT FCx
C
FOx
FOy
FT
FCy FT
理论力学
56
FCy
C
FCy FCx
FC1y FCx FC1x C
FC1x C
FC1y FD
FT
D
A
FT FE
FBx
E
D
B
E B
A
C为单铰受载荷作用
FA FCy FC1x C FC2x FC2y
理论力学
FBy
FCx
FC1y
画出原约束，但整体受力图例外。
理论力学 61
5、受力图上只画外力，不画内力。 一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有 可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分
它是哪一个施力体施加的。
理论力学 60
3、不要画错力的方向 约束力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能 单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两 物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的 方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不 要把箭头方向画错。 4、受力图上一般不能再画约束。 即受力图是针对研究对象画的，一般在图上不再
铰链约束力可用两个正交分力表示。 其中有作用反作用关系
F Cx F Cx，FCy FCy
一般不必单独分析销钉受力，当要 分析时，必须把销钉单独取出。
理论力学
34
理论力学
35
理论力学
36
（3）固定铰链支座（其中一个构件固定在地面）
A A FAx
简化图
A
FAy
A
理论力学
37
不能称为二力构件
理论力学
26
理论力学
27
3、光滑铰链约束（向心轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等） （1）向心轴承（径向轴承） Fy
轴
F
Fx
轴承
接触点
约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、 轴承孔为约束． 约束力：当不计摩擦时，轴与孔在接触处为光滑接 触约束——法向约束力，约束力作用在接触处，沿径向 指向轴心。
FAy
C
注意铰链C约束 力的含义不同！
FED
FC1x F'C1x
F
F'C1y B
C为单铰受载荷作 用，载荷随销钉作用在 与之联系的任意一个构 件上。但二力构件除外！
理论力学
E A
F'ED
C
D
FAx
FAy
F'DE
FB
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[例] 画出下列各构件的受力图
C为复铰链 O C
C为单铰受载荷作用
FCy
C
FCx FT
A
P
FNB
FN2
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节圆
压力角
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2、由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束：柔性约束
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柔性体只能受拉，所以它们的约束力是作用在接触点， 方向沿柔性体轴线而背离物体。通常用FT表示。
FT FT1
P P
FT2
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(2) 球铰链
FAz
A
FAy
FAx
约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任 意转动，但构件与球心不能有任何移动。 约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题。约 束力通过接触点，并指向球心，是一个不能预先确定的空 间力，可用三个正交分力表示。
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（3）止推轴承（圆锥轴承） 约束特点：止推轴承比径向轴承多一个轴向的位移限制。