第2章 结构计算简图和物体受力分析
§2.1 约束与约束反力
可以自由运动的物体,称为自由体,其运动不受任何其他物体的限制。如飞行的飞机是自由体,它可以任意移动和旋转。平面中的自由体可以左右移动,可以上下移动,还可以转动。工程中的物体一般都是非自由体,非自由体不能自由地运动,其某些方向的移动和转动因受其他物体的限制而不能发生。限制非自由体运动的其他物体称为约束。约束的功能就是限制非自由体的某些运动。例如,桌子放在地面上,地面具有限制桌子向下移动的功能,桌子是非自由体,地面是桌子的约束;桥梁受到桥墩的约束而静止不动。约束对非自由体的作用力称为约束反力。显然,约束反力的方向总是与它所限制的运动方向相反。地面限制桌子向下移动,地面作用于桌子的约束反力垂直地面指向上。
工程中物体之间的约束形式是复杂多样的,为了便于理论分析和计算,只考虑其主要约束,忽略其次要约束,便可得到一些理想化的约束形式。本节中所讨论的正是这些理想化的约束,它们在力学分析和结构设计中被广泛采用。
§2.1.1 柔性约束
由绳索、钢丝、皮带、链条等柔软物体构成的约束称为柔性约束。柔性约束只能承受拉力,即只能限制物体沿柔性约束方向的运动,所以,柔性约束的约束反力T通过接触点,沿柔性约束方向而背离物体,为拉力。
如图2—1(a)所示为一受绳索约束的物体A。物体A所受的约束反力T如图中所示。约束反力T的反作用力T作用在绳索上,使绳索受拉。
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