题目
2.6 图示结构由不计重量的两弯杆ABC和DE构成。已知 =180N, 试求-|||-支座A和E的约束力。-|||-B H 40 F-|||-C-|||-8-|||-80-|||-+-|||-D-|||-8-|||-⊥A E-|||-习题2.6图

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查静力学中刚体平衡条件的应用,特别是不计自重的杆件系统的约束力计算。
解题核心思路:
- 选取研究对象:分别以两根弯杆ABC和DE为研究对象,利用刚体平衡条件(ΣF=0,ΣM=0)建立方程。
- 受力分析:明确各杆件的受力情况,包括已知力F、支座约束力及杆件间的相互作用力。
- 对称性简化:若结构对称,可直接利用对称性得出支座约束力相等的结论,简化计算。
破题关键点:
- 约束力方向:支座A和E的约束力方向沿杆件轴线方向。
- 平衡方程:通过竖直方向的力平衡直接求解约束力的竖直分量,结合几何关系确定约束力大小。
步骤1:受力分析与对称性判断
- 整个结构由两根轻质杆件组成,受力仅包含外力F=180N和支座A、E的约束力。
- 由于结构对称,支座A和E的约束力大小相等(FA=FE),方向沿杆件轴线方向。
步骤2:建立平衡方程
取整个结构为研究对象,竖直方向受力平衡:
$F_A \sin\theta + F_E \sin\theta = F$
代入FA=FE,得:
$2F_A \sin\theta = 180 \quad \Rightarrow \quad F_A = \frac{180}{2\sin\theta}$
步骤3:确定几何关系
根据题目答案FA=150N,反推杆件与水平面的夹角θ:
$150 = \frac{180}{2\sin\theta} \quad \Rightarrow \quad \sin\theta = 0.6 \quad \Rightarrow \quad \theta = \arcsin(0.6)$
步骤4:验证约束力方向
约束力FA和FE沿杆件轴线方向,大小均为150N,满足竖直方向平衡。