题目
3-2 直角折杆所受载荷、约束及尺寸均如图示。试求A处的约束力。-|||-d Fp-|||-C M-|||-B-|||-A-|||-习题 3-2 图

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查静力学中平面刚架的约束力计算,需要综合运用平衡方程和力矩平衡条件。
解题核心思路:
- 确定研究对象:取整个折杆为研究对象,分析所有外力和约束力。
- 建立平衡方程:利用ΣF_x = 0、ΣF_y = 0、ΣM_A = 0三个方程联立求解。
- 关键点:正确计算各外力对A点的力矩,注意力偶的方向对力矩符号的影响。
破题关键:
- 水平方向无外力,直接得出F_Ax = 0。
- 垂直方向平衡:F_Ay需平衡FP。
- 力矩平衡:FP的力矩(逆时针)与力偶M的力矩(顺时针)共同决定M_A的大小和方向。
步骤1:受力分析
折杆受以下外力和约束力:
- FP:作用于C点,方向垂直向下。
- 力偶M:作用于M点(假设在A点附近),方向顺时针。
- A处约束力:F_Ax(水平)、F_Ay(垂直)、M_A(力偶)。
步骤2:建立平衡方程
-
水平方向平衡:
$\sum F_x = 0 \implies F_{Ax} = 0$ -
垂直方向平衡:
$\sum F_y = 0 \implies F_{Ay} - F_P = 0 \implies F_{Ay} = F_P \quad (\uparrow)$ -
对A点取矩平衡:
- FP对A点的力矩:$F_P \cdot d$(逆时针)。
- 力偶M对A点的力矩:$-M$(顺时针)。
- 平衡方程:
$\sum M_A = 0 \implies F_P d - M + M_A = 0 \implies M_A = F_P d - M \quad (\text{逆时针})$