對物體運動的限制。物體運動時在某些方向受到其他物體的限制而不能沿這些方向有位移。例如鐵軌約束火車,使它隻能沿鐵軌運動。

  物體由於被約束而受到的力稱為約束力或約束反力。約束力是被動的,約束力的大小和方向是未知的,它取決於物體所受的主動力、約束性質和物體的運動情況。但是某些約束力的部分特性是可以根據約束性質判斷的。例如,用柔索懸掛物體,這物體所受的約束力的方向是沿索的,而且是拉力;在光滑曲面上的質點受到的約束力的方向是曲面上上所在點的外法線方向,並且是推力。

  在分析力學中需要用到的典型約束是理想約束或稱不做功約束,這時質點系的各約束力在其作用點的虛位移上所做的功之和為零。若一質點系具有n個質點,在質點mi上作用著約束力Ni約束力Ni作用點的位移為δri,則理想約束的定義為

, (1)

式中Njδxj是諸矢量N)iδri在直角坐標軸上的分量(j=1,2,…,3n)。

  下列約束都屬於理想約束:①質點約束在光滑曲面或光滑曲線上;②剛體在粗糙面上滾動而不滑動;③光滑鉸鏈連接兩個物體;④任意兩個質點間的距離保持不變的質點系。分析力學中虛功原理和動力學普遍方程就是在理想約束條件下得到的。

  從幾何性質看,約束可分為單面約束和雙面約束兩類。單面約束隻限制約束面一側的位移,因此約束條件用“不等式”表示。例如用長為 l的柔軟細線懸掛一個質點作為單擺,假定線是不會伸長的,則約束條件可寫為

 

。 (2)

  雙面約束在約束面的兩側的位移都受限制,因此約束條件用等式表示,稱為約束方程。例如用細剛桿代替上例細線作單擺,則約束方程可寫為

。 (3)

  像上式那樣,約束方程含各質點的坐標的約束稱為幾何約束。在 n個質點的質點系中,質點坐標共有3n個,它們可以表示為x1x2,…,x3n,以x表示3n維空間矢量(x1x2,…,x3n),則幾何約束可寫為

。  (4)

如果約束方程除含坐標以外還顯含時間,稱這種約束為時變幾何約束,其通式為

f(xt)=0。 (5)

當約束方程不顯含時間的約束時,稱為定常約束或稱平穩約束;顯含時間的稱為不定常約束或稱不平穩約束。最一般的約束類型還可包含質點的速度

。     (6)

一般隻研究速度分量的一次式

(7)

式中a0ajxjt的函數或常數,上式可改寫成微分式

(8)

因此含速度的約束稱為微分約束;與此對應,式(5)稱為有限約束。如果式(8)中各系數滿足以下各式

(9)

則式(8)可積分成為有限約束。

  若一個力學系統隻含有限約束或可積的微分約束,這種系統稱為完整系統;如果力學系統包含瞭不能預先求積的微分約束,這種系統稱為非完整系統。都是定常約束的力學系統稱為定常系統;包含瞭不定常約束的系統稱為不定常系統。不同性質的力學系統具有不同的力學方程,在求解時應針對不同方程的特性而采用各種不同的方法。