2019年巖土工程師理論力學輔導：約束和約束力幾種常見約束

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約束和約束力幾種常見約束

1、具有光滑接觸表面的約束

例：支持物體的固定面、嚙合齒輪的齒面、機床中的導軌等，當摩擦不計時，都屬于這類約束。

這類約束不能限制物體沿約束表面切線的位移，只能阻礙物體沿接觸表面法線并向約束內(nèi)部的位移。

約束力：作用在接觸點處，方向沿接觸表面的公法線，并指向被約束的物體，稱為法向約束力，通常以FN表示。

2、柔軟的繩索、鏈條、膠帶等

這類約束本身只能承受拉力。

3、光滑鉸鏈

這類約束有向心軸承、圓柱形鉸鏈和固定鉸鏈支座等。

(1) 向心軸承(徑向軸承)

軸可在孔內(nèi)任意轉(zhuǎn)動，也可沿孔的中心線移動，但軸承阻礙著軸沿徑向向外的位移，軸承對軸的約束力FA作用在接觸點A，且沿公法線指向軸心。但隨軸所受主動力的變化，接觸點位置也隨之不同，約束力方向也隨之變化，但無論約束力朝向何方，它的作用線必垂直于軸線并過軸心。

約束力：方向隨主動力改變，作用線必垂直于軸線并過軸心。常用過軸心的兩個正交分力FAx、FAy表示。

(2)圓柱鉸鏈和固定鉸鏈支座

圖示拱形橋，立體結構圖見書P11，由兩個拱形構件通過圓柱鉸鏈C及兩個固定鉸鏈支座A、B連接而成，圓柱鉸鏈簡稱鉸鏈，固定鉸鏈支座簡稱固定鉸支。鉸鏈和固定鉸支與軸承具有同樣的約束性質(zhì)。

約束力：方向不能預先定出，作用線垂直軸線并過鉸鏈中心。常用大小未知的正交分力表示。

4、其它約束

(1) 滾動支座

在鉸鏈與光滑支承面間，裝有幾個滾軸。在橋梁、屋架結構中常見，滾動支座可沿支承面移動，允許由于溫度變化而引起結構跨度的自由伸長或縮短。

約束力：垂直于支承面，且過鉸鏈中心，常用FN表示。

(2) 球鉸鏈

通過圓球和球殼將兩個構件連接在一起的約束。

約束力：過接觸點與球心，但方向不能預先確定。常用三個正交分力表示。

(3) 止推軸承

止推軸承、角接觸球軸承、圓錐輥子軸承等與向心軸承不同，它除了能限制軸的徑向位移外，還能限制軸向位移。

約束力：有三個正交分量。

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