题目
2-30 构架由杆AB,AC和DF铰接而-|||-成,如图所示,在杆D EF上作用一力偶矩为M-|||-的力偶,不计各杆的重量。求杆AB上铰链A,-|||-D和B所受的力。-|||-A-|||-a M-|||-D E-|||-F-|||-。-|||-B-|||-a a

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查平面力系的平衡条件和力偶的性质,需要学生掌握如何通过受力分析确定铰链约束力。
解题核心思路:
- 确定研究对象:优先分析受力偶直接作用的DEF杆,再通过铰链传递关系分析AB杆。
- 利用力偶平衡特性:力偶的合力为零,但需通过约束力形成反向力偶平衡。
- 分步平衡计算:先求DEF杆的约束力,再结合AB杆的平衡方程求解各铰链力。
破题关键点:
- 力偶作用效果:力偶引起转动,约束力方向由力偶方向决定。
- 静力平衡方程:对AB杆列平衡方程时,需注意力矩的正确计算。
分析DEF杆受力
DEF杆受力偶矩为$M$的力偶作用,根据力偶平衡特性,DEF杆两端的约束力$F_{Dy}$和$F_{Fy}$需形成反向力偶。假设DEF杆长度为$a$,则:
$F_{Dy} \cdot a = M \implies F_{Dy} = \dfrac{M}{a}$
分析AB杆受力
AB杆受D点的垂直向上的力$F_{Dy}$,需通过A、B点的约束力平衡:
- 垂直方向平衡:
$F_{Ay} + F_{By} + F_{Dy} = 0 \implies F_{Ay} + F_{By} = -\dfrac{M}{a}$ - 力矩平衡(取A为矩心):
$F_{Dy} \cdot a + F_{By} \cdot 2a = 0 \implies \dfrac{M}{a} \cdot a + F_{By} \cdot 2a = 0 \implies F_{By} = -\dfrac{M}{2a}$ - 代入垂直平衡方程:
$F_{Ay} = -\dfrac{M}{a} - F_{By} = -\dfrac{M}{a} - \left(-\dfrac{M}{2a}\right) = -\dfrac{M}{2a}$ - 水平方向平衡:
$F_{Ax} = 0, \quad F_{Bx} = 0$