约束及约束力

三、约束及约束力

当研究物体运动时，可能遇到物体在空间的运动不受限制和受到某些限制两种情况，我们通常把那些对非自由物体的限制称为约束，由于要限制物体运动而产生的反力称为约束力，约束力实际反映了物体之间的相互作用。

在实际工程中，构件相互连接是比较复杂的，一般要对实际结构进行适当简化以便进行计算分析，即分析实际结构，并利用力学、结构知识和工程实践经验，经抽象分析，根据实际受力、变形规律等主要因素，对结构进行合理的简化，这一过程称为力学建模。经简化后可以用于分析计算的模型称为结构的计算简图。在计算简图中，支座和结点则是反映构件相互约束情况的重要组成部分。

（一）支座

支座是将结构和基础联系起来的装置。支座对结构的约束力称为支座反力，支座反力总是沿着它所限制的位移方向。结构计算简图中常见的支座形式有以下几种：

①固定铰支座限制各方向位移，但不限制转动（图5－7a）。

②可动铰支座限制某些方向位移，但不限制转动（图5－7b）。

③固定支座限制全部位移（移动和转动）（图5－7c）。

④定向支座：限制某些方向的位移和转动，而允许某一方向产生位移（图5－7d）。

图5－7　支座形式

（二）结点

对于由杆件所组成的系统，杆件的汇交点称为结点。由于连接情况不同，结点可分为铰结点、刚结点和组合结点。

①铰结点：各杆件在此点互不分离，但可以相对转动，因此相互间作用的是力（图5－8a）。

②刚结点：各杆件在此点不能相对移动，也不能相对转动，因此相互间作用除力以外，还有力偶（图5－8b）。

③组合结点：各杆件在此点不能相对移动，部分杆件间还不能相对转动，即部分杆件之间属铰结点，另部分杆件之间属刚结点（图5－8c）。

图5－8　结点形式