题目
端为固定端,为中间铰链,为滑轮铰链支座。已知集中力大小,均布载荷,力偶矩,尺寸如图,单位为,构件自重不计,求固定端及支座处的约束力。
端为固定端,
为中间铰链,
为滑轮铰链支座。已知集中力大小
,均布载荷
,力偶矩
,尺寸如图,单位为
,构件自重不计,求固定端
及支座
处的约束力。

题目解答
答案
先对
杆分析




解得:
再对
杆分析




解得:
所以固定端
处的约束力为:
支座
处的约束力为:
解析
步骤 1:对BC杆进行受力分析
首先,我们对BC杆进行受力分析。BC杆受到均布载荷、集中力和力偶矩的作用。根据题目,均布载荷$I=4kN/m$,集中力$\overrightarrow {H}=6kN$,力偶矩$M=6kN\cdot m$。BC杆的长度为2m,因此均布载荷产生的总力为$2\times 4=8kN$。BC杆在B点和C点分别受到约束力${F}_{Bx}$、${F}_{By}$和${F}_{C}$的作用。由于BC杆在B点为中间铰链,因此${F}_{Bx}=0$。根据力的平衡条件,我们有:
- 水平方向:${F}_{Bx}=0$
- 竖直方向:${F}_{By}+{F}_{C}-8=0$
- 对B点的力矩平衡:$2{F}_{C}+6-\dfrac {1}{2}\times 4\times {2}^{2}=0$
步骤 2:求解BC杆的约束力
根据上述方程,我们可以求解BC杆的约束力。首先,从竖直方向的平衡方程中解出${F}_{By}$和${F}_{C}$的关系:
${F}_{By}+{F}_{C}=8$
然后,从对B点的力矩平衡方程中解出${F}_{C}$:
$2{F}_{C}+6-8=0$
$2{F}_{C}=-2$
${F}_{C}=-1kN$
将${F}_{C}$的值代入竖直方向的平衡方程中,解出${F}_{By}$:
${F}_{By}-1=8$
${F}_{By}=9kN$
步骤 3:对AB杆进行受力分析
接下来,我们对AB杆进行受力分析。AB杆受到固定端A的约束力${F}_{Ax}$、${F}_{Ay}$和${M}_{A}$的作用,以及BC杆在B点的约束力${F}_{Bx}$、${F}_{By}$的作用。根据题目,AB杆的长度为1m。根据力的平衡条件,我们有:
- 水平方向:${F}_{Ax}+6=0$
- 竖直方向:${F}_{Ay}-{F}_{By}-4=0$
- 对A点的力矩平衡:$M+{F}_{By}\times 1+2\times 6+\dfrac {1}{2}\times 4\times {1}^{2}=0$
步骤 4:求解AB杆的约束力
根据上述方程,我们可以求解AB杆的约束力。首先,从水平方向的平衡方程中解出${F}_{Ax}$:
${F}_{Ax}=-6kN$
然后,从竖直方向的平衡方程中解出${F}_{Ay}$:
${F}_{Ay}-9-4=0$
${F}_{Ay}=13kN$
最后,从对A点的力矩平衡方程中解出${M}_{A}$:
$6+9\times 1+2\times 6+\dfrac {1}{2}\times 4\times {1}^{2}=0$
$6+9+12+2=0$
${M}_{A}=-29kN\cdot m$
首先,我们对BC杆进行受力分析。BC杆受到均布载荷、集中力和力偶矩的作用。根据题目,均布载荷$I=4kN/m$,集中力$\overrightarrow {H}=6kN$,力偶矩$M=6kN\cdot m$。BC杆的长度为2m,因此均布载荷产生的总力为$2\times 4=8kN$。BC杆在B点和C点分别受到约束力${F}_{Bx}$、${F}_{By}$和${F}_{C}$的作用。由于BC杆在B点为中间铰链,因此${F}_{Bx}=0$。根据力的平衡条件,我们有:
- 水平方向:${F}_{Bx}=0$
- 竖直方向:${F}_{By}+{F}_{C}-8=0$
- 对B点的力矩平衡:$2{F}_{C}+6-\dfrac {1}{2}\times 4\times {2}^{2}=0$
步骤 2:求解BC杆的约束力
根据上述方程,我们可以求解BC杆的约束力。首先,从竖直方向的平衡方程中解出${F}_{By}$和${F}_{C}$的关系:
${F}_{By}+{F}_{C}=8$
然后,从对B点的力矩平衡方程中解出${F}_{C}$:
$2{F}_{C}+6-8=0$
$2{F}_{C}=-2$
${F}_{C}=-1kN$
将${F}_{C}$的值代入竖直方向的平衡方程中,解出${F}_{By}$:
${F}_{By}-1=8$
${F}_{By}=9kN$
步骤 3:对AB杆进行受力分析
接下来,我们对AB杆进行受力分析。AB杆受到固定端A的约束力${F}_{Ax}$、${F}_{Ay}$和${M}_{A}$的作用,以及BC杆在B点的约束力${F}_{Bx}$、${F}_{By}$的作用。根据题目,AB杆的长度为1m。根据力的平衡条件,我们有:
- 水平方向:${F}_{Ax}+6=0$
- 竖直方向:${F}_{Ay}-{F}_{By}-4=0$
- 对A点的力矩平衡:$M+{F}_{By}\times 1+2\times 6+\dfrac {1}{2}\times 4\times {1}^{2}=0$
步骤 4:求解AB杆的约束力
根据上述方程,我们可以求解AB杆的约束力。首先,从水平方向的平衡方程中解出${F}_{Ax}$:
${F}_{Ax}=-6kN$
然后,从竖直方向的平衡方程中解出${F}_{Ay}$:
${F}_{Ay}-9-4=0$
${F}_{Ay}=13kN$
最后,从对A点的力矩平衡方程中解出${M}_{A}$:
$6+9\times 1+2\times 6+\dfrac {1}{2}\times 4\times {1}^{2}=0$
$6+9+12+2=0$
${M}_{A}=-29kN\cdot m$