工程力學(xué)中的受力分析問題探究

韓永勝 崔洋

【摘 要】工程力學(xué)中的受力分析是力學(xué)中的重要方法，它能夠解決人們?nèi)粘Ｉ钪械暮芏鄬?shí)際情況?；诖?，本文作者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工程力學(xué)的概述、工程力學(xué)分析以及如何提高工程力學(xué)中的受力分析問題進(jìn)行了分析論述。

【關(guān)鍵詞】工程力學(xué)；受力分析

前言：工程力學(xué)中的受力分析問題是不易掌握的一門專業(yè)性的技能，它在構(gòu)件的受力分析中存在著各種各樣的困難，因此，還需要我們不斷對(duì)此進(jìn)行分析研究，以便能很好的掌握工程力學(xué)。

一、工程力學(xué)的概述

工程力學(xué)是一門和工程聯(lián)系密切、實(shí)踐性強(qiáng)的課程，在高等院校的教學(xué)任務(wù)中，老師們不僅要注重工程力學(xué)的理論教育，同時(shí)還要抓好學(xué)生們實(shí)踐技能的培養(yǎng)，這門課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)出應(yīng)用工程力學(xué)相關(guān)知識(shí)可以解決實(shí)際問題的技術(shù)人才。工程力學(xué)包括了材料力學(xué)和靜力學(xué)兩方面的內(nèi)容，其中靜力學(xué)是材料力學(xué)的基礎(chǔ)更加受重視。在材料力學(xué)的研究過程中，一般都要先對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析，繼而采取更為全面的受力分析方法進(jìn)行綜合的受力分析。受力分析在整個(gè)工程力學(xué)中都是研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵，如何準(zhǔn)確地進(jìn)行受力分析是學(xué)生必須掌握的技能，同時(shí)也是考察學(xué)生們學(xué)業(yè)情況的重要手段。工程力學(xué)中的受力分析是解決力學(xué)的重要方法，能不能對(duì)構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析直接關(guān)系到后續(xù)相關(guān)工作，如平衡方程的建立、構(gòu)件的安全性校對(duì)、構(gòu)件的尺寸設(shè)計(jì)、構(gòu)件載荷設(shè)計(jì)等能否順利實(shí)施。同時(shí)，在工程力學(xué)受力分析的教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)存在這樣的現(xiàn)象，學(xué)生在剛開始接觸構(gòu)件的受力分析時(shí)，通常情況下都會(huì)將高中物理中學(xué)過的物體的受力分析應(yīng)用到構(gòu)件的受力分析中，他們對(duì)力學(xué)的了解深度不夠、對(duì)力學(xué)相關(guān)理論掌握不足。因此，學(xué)生們?cè)跇?gòu)件受力分析過程中會(huì)遇到很多困難和困惑。所以如何提高學(xué)生的受力分析能力是工程力學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容。

二、工程力學(xué)中的受力分析

工程力學(xué)中的受力分析在整個(gè)工程力學(xué)中都是研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵，如何準(zhǔn)確地進(jìn)行受力分析是學(xué)生必須掌握的技能，受力分析是解決力學(xué)的重要方法，能不能對(duì)構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，直接關(guān)系到后續(xù)相關(guān)工作。但是，不少學(xué)生在學(xué)習(xí)工程力學(xué)的過程中對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握一般，他們對(duì)力學(xué)的了解深度不夠、對(duì)力學(xué)相關(guān)理論掌握不足，通常會(huì)出現(xiàn)一些差錯(cuò)。工程力學(xué)中的受力分析是很不容易掌握的一門專業(yè)技能，在構(gòu)件的受力分析過程中存在著各種各樣的困難。

三、如何提高工程力學(xué)中受力分析的準(zhǔn)確性

工程力學(xué)中的受力分析在整個(gè)工程力學(xué)中都是研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵，同時(shí)受力分析是解決力學(xué)問題的重要方法。不少學(xué)生在學(xué)習(xí)工程力學(xué)的過程中，對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握一般，他們對(duì)力學(xué)的了解深度不夠、對(duì)力學(xué)相關(guān)理論掌握不足，對(duì)于大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)，這些相關(guān)的工作都是非常困難的，通常會(huì)出現(xiàn)一些差錯(cuò)，他們?cè)跇?gòu)件的受力分析中處處碰壁，所以如何提高工程力學(xué)中受力分析的準(zhǔn)確性，就成為了目前工程力學(xué)教學(xué)工作人員的工作重點(diǎn)，要想提高工程力學(xué)受力分析的準(zhǔn)確性，就要從以下幾個(gè)方面入手：

（一）準(zhǔn)確理解相關(guān)概念

要想提高工程力學(xué)中受力分析的準(zhǔn)確性，就要充分理解自由體、非自由體、約束、約束反力、主動(dòng)力、平衡幾個(gè)重要概念。所謂自由體，就是運(yùn)動(dòng)不受任何限制的物體，比如在地球引力作用下的物體，如果忽略空氣的阻力，那么它在重力的作用下向地心做自由落體運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)是不受限制的，所以這樣的物體就可以稱之為自由體。與自由體相對(duì)的概念就是非自由體，指的是物體的運(yùn)動(dòng)受限制如教室內(nèi)的課桌，雖然有重力作用，但受到的地面限制，不能向下做自由落體運(yùn)動(dòng)。地面是限制課桌運(yùn)動(dòng)的物體，那么我們將此類物體稱為約束。約束本身也是物體，它是限制其他物體做某些方向運(yùn)動(dòng)的。熟練地掌握這些相關(guān)的概念為提高工程力學(xué)中受力分析的準(zhǔn)確性提供了可能。

（二）熟練掌握力平衡公理

要想提高工程力學(xué)中受力分析的準(zhǔn)確性，就要理解并熟練掌握二力平衡公理、三力平衡、匯交力系定理、作用力和反作用力公理，并可以在受力分析過程中靈活應(yīng)用，如二力平衡公理指的是作用于同一剛體的兩個(gè)力，使剛體處于平衡的必要條件包括力大小相等，方向相反，且在同一直線上。熟練地掌握平衡公理成為提高工程力學(xué)中受力分析準(zhǔn)確性的必不可少的因素。

（三）正確理解約束的概念及約束反力的方向

我們把對(duì)物體運(yùn)動(dòng)起限制的物體稱為約束，約束對(duì)物體的作用實(shí)質(zhì)上就是力的作用，約束施加在所研究物體上的力稱為約束反力，簡(jiǎn)稱反力。要著重了解約束反力的產(chǎn)生，并強(qiáng)調(diào)約束與被約束物體之間的相互作用關(guān)系，彼此之間力的關(guān)系是相互的。強(qiáng)調(diào)施力物體與受力物體是相對(duì)研究對(duì)象而言的，只有在對(duì)物體進(jìn)行受力分析的時(shí)候才會(huì)具有確切的施力物體和受力物體。然而，在解決問題時(shí)，能否正確判斷出約束的類型是畫出受力圖的關(guān)鍵。所以，要求學(xué)生要深入掌握幾種常見的約束及其約束反力。這其中包括以下幾種﹕1）柔索約束，其約束反力是沿著繩索的中心線背離被約束物體。2）光滑面約束，其約束反力是沿著接觸表面的公法線指向受力物體。3）光滑圓柱鉸鏈約束，其約束反力在與銷釘軸線垂直的平面內(nèi)，但方向待定。4）鉸鏈支座約束，包括固定鉸鏈支座和活動(dòng)鉸鏈支座。其中活動(dòng)鉸鏈支座的約束反力是沿著支撐面的法線方向指向或背離被約束物體；固定鉸鏈支座的約束反力方向必定通過圓柱銷的中心，其大小及方向一般不能由約束本身性質(zhì)確定，需要根據(jù)構(gòu)件受力情況才能確定。在畫圖和計(jì)算時(shí)，常用相互垂直的兩個(gè)分力來(lái)代替。

總之，雖然工程力學(xué)中的受力分析是一個(gè)難點(diǎn)，但并不是說(shuō)解決不了。所以要想提高過程力學(xué)中的受力分析的準(zhǔn)確性，就要嚴(yán)格地按照學(xué)科學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，最后一定可以成為這么學(xué)科的優(yōu)秀人才。

四、結(jié)束語(yǔ)

眾所周知，受力分析在整個(gè)力學(xué)中都是重點(diǎn)問題，如何準(zhǔn)確地進(jìn)行受力分析是我們必須掌握的技能，工程力學(xué)中的受力分析是解決力學(xué)問題的重要方法，由于對(duì)構(gòu)件的受力分析，會(huì)關(guān)系到以后工作的順利開展，受力分析也是構(gòu)件設(shè)計(jì)和載荷設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題，因此在工程力學(xué)中，做好受力分析是相當(dāng)重要的。所以，在學(xué)習(xí)工程力學(xué)時(shí)，要高度重視，使所學(xué)的知識(shí)能夠運(yùn)用到實(shí)際生活中去。

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