1.4.3 约束和约束反力

工程上的对象所受到的力如重力、风压力、水压力等能主动引起物体运动或使物体有运动趋势，我们把这种力称为主动力。工程上的物体还受到与之相联系的其他对象的限制，如板受到梁的限制，梁受到柱的限制，柱受到基础的限制。一个对象的运动受到周围物体的限制，这些周围物体就称作该物体的约束，例如前面所提到的，梁是板的约束，柱是梁的约束，基础是柱的约束。约束对于物体的作用称为约束反力，简称反力，其与约束是相对应的，有什么样的约束，就有什么样的约束反力。

通常主动力的大小是已知的，而约束反力的大小是未知的，需借助力系的平衡条件求得。工程上常见的约束可简化成以下几种类型。

1.柔体约束

由拉紧的不计自重的绳索、链条、胶带等构成的约束称为柔体约束，其约束反力的方向沿柔体的中心线，并且背离被约束的物体，表现为拉力，如图1-6所示。

2.光滑接触面约束

当物体与约束的接触面之间的摩擦力小到可以忽略不计时，即可看作光滑接触面约束，其约束反力通过接触点，并沿着接触面的公法线指向被约束的物体，如图1-7所示。

3.链杆约束

链杆是两端用光滑销钉与物体相连而中间不受力的直杆，如图1-8（a）所示的支架， BC 杆就可以看成是 AB 杆的链杆约束。链杆的约束力沿着链杆中心线，但指向不定。如图1-8（b）所示。

4.固定铰支座与铰接

工程上常用一种叫作支座的部件，将一个对象支撑于基础或一静止对象上，如将对象用圆柱形光滑销钉与固定支座连结，该支座就成为固定铰支座，简称铰支座，如图1-9（a）所示。固定铰支座的约束力在垂直于销钉轴线的平面内，通过销钉中心，方向不定。图1-9（b）是固定铰支座的两种简化表示法。图1-9（c）是固定铰支座约束反力的表示法。如两个构件用圆柱形光滑销钉连接，如图1-10（a）所示，则称为铰接，而连接件在习惯上简称为铰，图1-10（b）是铰接的表示法。其约束反力与铰支座相同。

5.活动铰支座（辊轴支座）

将构件用销钉与支座连接，而支座可以沿着支承面运动，就称为活动铰支座，或称辊轴支座，如图1-11（a）所示。其约束反力通过销钉中心，垂直于支承面，指向和大小待定。这种支座的简图如1-11（b）所示，约束反力如图1-11（c）所示。

6.固定端支座

通常在物体被嵌固时发生，其约束反力通常表示为两个相互垂直的分力和一个力偶，其分力和力偶的指向和大小待求，如图1-12所示。