题目
在下图所示结构中,各构件的自重略去不计,在构件BC上作用一力偶矩为M的力偶,各尺寸如图所示。求支座A的约束力。M-|||-D-|||-C-|||-A B-|||-1 l 1
在下图所示结构中,各构件的自重略去不计,在构件BC上作用一力偶矩为M的力偶,各尺寸如图所示。求支座A的约束力。

题目解答
答案
解:分别取曲杆BC 和T形构件ACD为研究对象,并作它们的受力图如图(b)、(c)所示。


(1)先研究BC,由
解上式可得:
(2)对题图(b)列平衡方程,并注意到
,有
解得:
,所以支座A的约束反力为
解析
考查要点:本题主要考查平面力系的平衡条件应用,特别是力偶的作用及刚体受力分析。
解题思路:
- 选取研究对象:分别取构件BC和ACD为研究对象,利用隔离体法分析受力。
- 应用平衡方程:
- 对BC杆,利用力矩平衡方程求解支座C处的约束力。
- 对ACD构件,利用水平方向的力平衡方程求解支座A的约束力。
关键点:
- 力偶矩的计算:力偶对物体的作用效果与力臂长度相关。
- 作用力与反作用力:BC杆与ACD构件之间的相互作用力大小相等、方向相反。
- 力的分解:支座A的约束力需分解为水平分量参与平衡计算。
步骤1:分析构件BC的受力
- 受力图:构件BC受力偶矩$M$作用,支座B为固定端,支座C受ACD构件的反作用力$F_C$。
- 力矩平衡方程:
以支座B为矩心,列平衡方程:
$\sum M_B = 0 \implies M - l F_C = 0$
解得:
$F_C = \frac{M}{l}$
步骤2:分析构件ACD的受力
- 受力图:支座A的约束力$F_A$与水平方向成$45^\circ$角,支座C的反作用力$F_C' = F_C$。
- 水平方向力平衡方程:
$\sum F_x = 0 \implies F_A \cos 45^\circ - F_C = 0$
代入$F_C = \frac{M}{l}$,解得:
$F_A = \frac{F_C}{\cos 45^\circ} = \frac{\sqrt{2}M}{l}$