常见约束及其约束力

四种常见约束类型的约束反力工程中约束的种类很多,对于一些常见的约束,根据其特性可归纳为下列四种基本类型;一、柔性约束柔索1、组成：由柔性绳索、胶带或链条等柔性物体构成;2、约束特点：只能受拉,不能受压;3、约束反力方向：作用在接触点,方向沿着柔体的中心线背离物体;通常用ＦＴ表示;见图1-8二、光滑面约束刚性约束1、组成：由光滑接触面构成的约束;当两物体接触面之间的摩擦力小到可以忽略不计时,可将接触面视为理想光滑的约束;2、约束特点：不论接触面是平面或曲面,都不能限制物体沿接触面切线方向的运动,而只能限制物体沿着接触面的公法线指向约束物体方向的运动;3、约束反力方向：通过接触点,沿着接触面公法线方向,指向被约束的物体,通常用ＦN表示;三、光滑圆柱形铰链约束1、组成：两物体分别钻有直径相同的圆柱形孔,用一圆柱形销钉连接起来,在不计摩擦时,即构成光滑圆柱形铰链约束,简称铰链约束;2、约束特点：这类约束的本质为光滑接触面约束,因其接触点位置未定,故只能确定铰链的约束反力为一通过销钉中心的大小和方向均无法预先确定的未知力;通常此力就用两个大小未知的正交分力来表示;如图1－１０所示;3、铰链约束分类：这类约束有连接铰链、固定铰链支座、活动铰链支座等;1连接铰链中间铰链约束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,２. 固定铰链支座约束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., 如图1－１1所示;固定铰支座的几种表示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。

力学常见的几种约束一、平面运动的约束平面运动是指物体在平面上的运动，常见的约束有以下几种：1. 刚体约束：刚体约束是指物体在运动过程中保持形状不变的约束。

例如，两个物体通过铰链连接，类似于门上的铰链。

这种约束使得物体只能以固定的方式旋转或摆动，而无法发生其他形式的运动。

2. 直线运动约束：直线运动约束是指物体在运动过程中只能沿着特定的直线路径运动。

例如，一个物体通过滑轮和绳子与固定点相连，这种约束使得物体只能沿着绳子所在的直线路径进行运动。

3. 弹性约束：弹性约束是指物体在运动过程中受到弹性力的作用，使得物体产生回复力，保持形状或位置的约束。

例如，一个弹簧连接两个物体，当其中一个物体受到外力作用时，弹簧会产生回复力，使得两个物体保持相对位置不变。

二、空间运动的约束空间运动是指物体在三维空间中的运动，常见的约束有以下几种：1. 轴向约束：轴向约束是指物体在运动过程中只能沿着特定的轴线方向运动。

例如，一个物体通过轴承与固定点相连，这种约束使得物体只能沿着轴线方向进行运动。

2. 固定约束：固定约束是指物体在运动过程中被固定在特定的位置或方向上，无法发生任何形式的运动。

例如，一个物体通过焊接或螺栓固定在其他物体上，这种约束使得物体无法移动或旋转。

3. 平面约束：平面约束是指物体在运动过程中只能在特定的平面内运动。

例如，一个物体通过球面关节与其他物体连接，这种约束使得物体只能在球面内进行运动。

三、约束力的作用约束力是指约束物体运动的力，它的作用是保持物体在约束条件下的形状、位置或运动状态。

约束力可以分为两种类型：1. 内力：内力是指物体内部各部分之间相互作用产生的力。

例如，一个物体被绳子系住，绳子的拉力就是内力，它使得物体保持在约束条件下的形状或位置。

2. 外力：外力是指外部施加在物体上的力。

例如，一个物体被推、拉或施加其他形式的外力，这些外力会产生约束力，使得物体在约束条件下进行运动或保持特定的形状。

四、约束的分析与应用对于力学中的约束问题，常常需要通过分析约束条件和受力情况，求解物体的运动状态或受力分布。

理论力学—常见约束类型及约束反力
在理论力学中，一个系统中的物体可能受到各种约束，这些约束可以是完全不可动的，也可以是不完全可动的。

约束的类型决定了如何描述系统的运动，并且会导致约束反力的
出现。

下面是一些常见的约束类型及其约束反力的介绍：
1. 几何约束
几何约束是一种完全不可动的约束，即物体在约束条件下无法发生任何运动。

这种约
束通常表示为位置矢量方程，例如两个物体之间的距离总是保持不变。

对于这种约束，约束反力是沿着约束方向的力，其大小足以保持物体保持在约束条件
下静止或者运动。

例如，如果两个物体被保持在一定距离内，则约束反力将保持这个距离
不变。

2. 绳索约束
绳索约束是一种不完全可动的约束，即物体在约束条件下可以沿着绳索的方向运动，
但是不能穿过绳索。

这种约束通常表示为张力方程，例如绳索的张力总是等于重力或其它
作用力的方向。

3. 平面约束
对于平面约束，约束反力是沿着约束面垂直方向的力，其大小足以保持物体在平面上
运动。

这种力通常称为正压力，由于物体压在约束面上而产生。

4. 万向节约束
万向节约束是一种不完全可动的约束，即物体在约束条件下只能在一个平面内的运动，但是可以在该平面内任意运动。

这种约束通常表示为关节方程，例如人体的臂可以以肩关
节(球形)为支点进行运动。

总的来说，不同类型的约束通常具有不同的约束反力，了解这些约束反力对于解决力
学问题非常重要。