2019年岩土工程师理论力学辅导：约束和约束力几种常见约束

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约束和约束力几种常见约束

1、具有光滑接触表面的约束

例：支持物体的固定面、啮合齿轮的齿面、机床中的导轨等，当摩擦不计时，都属于这类约束。

这类约束不能限制物体沿约束表面切线的位移，只能阻碍物体沿接触表面法线并向约束内部的位移。

约束力：作用在接触点处，方向沿接触表面的公法线，并指向被约束的物体，称为法向约束力，通常以FN表示。

2、柔软的绳索、链条、胶带等

这类约束本身只能承受拉力。

3、光滑铰链

这类约束有向心轴承、圆柱形铰链和固定铰链支座等。

(1) 向心轴承(径向轴承)

轴可在孔内任意转动，也可沿孔的中心线移动，但轴承阻碍着轴沿径向向外的位移，轴承对轴的约束力FA作用在接触点A，且沿公法线指向轴心。但随轴所受主动力的变化，接触点位置也随之不同，约束力方向也随之变化，但无论约束力朝向何方，它的作用线必垂直于轴线并过轴心。

约束力：方向随主动力改变，作用线必垂直于轴线并过轴心。常用过轴心的两个正交分力FAx、FAy表示。

(2)圆柱铰链和固定铰链支座

图示拱形桥，立体结构图见书P11，由两个拱形构件通过圆柱铰链C及两个固定铰链支座A、B连接而成，圆柱铰链简称铰链，固定铰链支座简称固定铰支。铰链和固定铰支与轴承具有同样的约束性质。

约束力：方向不能预先定出，作用线垂直轴线并过铰链中心。常用大小未知的正交分力表示。

4、其它约束

(1) 滚动支座

在铰链与光滑支承面间，装有几个滚轴。在桥梁、屋架结构中常见，滚动支座可沿支承面移动，允许由于温度变化而引起结构跨度的自由伸长或缩短。

约束力：垂直于支承面，且过铰链中心，常用FN表示。

(2) 球铰链

通过圆球和球壳将两个构件连接在一起的约束。

约束力：过接触点与球心，但方向不能预先确定。常用三个正交分力表示。

(3) 止推轴承

止推轴承、角接触球轴承、圆锥辊子轴承等与向心轴承不同，它除了能限制轴的径向位移外，还能限制轴向位移。

约束力：有三个正交分量。

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