如何解释物体的固定端和自由端?
生活中固定端约束的例子介绍如下:
固定端约束是指物体的一端被固定,不能向任何方向移动和转动的约束。
固定端约束的例子如:桥梁一端支承在桥台上,另一端支承在桥墩上,桥台和桥墩都是固定端约束;房屋一端支承在砖墙上,另一端支承在地板上,墙和地板都是固定端约束;车轮沿直线行驶时,车轮与地面之间也存在固定端约束。
工程中常见的约束有许多,经常在考研试卷中出现,是解决静力学、动力学题目的核心基础。现将各常考典型约束整理为六类,并总结约束特点如下:
一、光滑接触面约束。
包括:光滑面支撑、有润滑齿轮啮合等。
此类约束限制物体沿接触面法线向约束内部的位移,故其约束反力沿接触面的公法线指向被约束物体,常称为法向约束力。例如支持物体的固定面,啮合齿轮的齿面都属这类约束。
二、光滑铰链约束。
包括:向心轴承,径向轴承、圆柱铰链和固定铰链支座。
用销钉连接两个钻有相同大小孔径的构件,就构成了铰链约束。铰链约束限制物体沿径向的位移,故其约束反力在垂直于销钉轴线的平面内并通过销钉中心。由于该约束接触点位置不能予先确定,约束反力方向也不能确定,常以两个正交分量Fx和Fy表示。
三、滚动支座约束。
例如滚轴支座。
与光滑接触面类似。其约束反力方向垂直于支承面,通过铰销中心。
四、滑块(或销钉)滑道类约束
约束力垂直于滑道,穿过滑块(或销钉),力的指向可假定。
五、固定端约束。
固定端的约束力实际上是一个分布力,其约束反力在平面情况下,通常用两正交分力和一个力偶表示;在空间情况下,通常用空间的三个正交分力和空间的三个正交分力偶表示。
不同类型的约束,对物体运动的限制条件则不同,所产生的约束力的方向也有所不同。掌握各种类型约束的特点,画出研究对象的受力图,是研究力学问题包括静力学和动力学的必要基础。
六、光滑球形铰链约束。
圆球和球壳的连接构成球铰约束。此类约束限制构件的球心沿任何方向的位移。其约束反力通过球心,但方向不能确定,常用空间的三个正交分力表示。
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