淺談工程力學(xué)中的受力分析問題

蔡曉娜

摘 要：作為解決工程力學(xué)問題的重要方法和關(guān)鍵步驟，工程力學(xué)受力分析是工程類高校專業(yè)課中研究的主要內(nèi)容，對(duì)工程構(gòu)件受力的分析有關(guān)后續(xù)工作的正常開展，此外，受力分析還關(guān)系到構(gòu)件的載荷設(shè)計(jì)與尺寸設(shè)計(jì)等關(guān)鍵性的問題。因此，工程力學(xué)受力分析的重要作用不言而喻。受力的分析能夠?qū)θ藗兩钆c生活中的諸多實(shí)際問題進(jìn)行有效解決，同時(shí)，也能顯著加強(qiáng)人們解決問題與分析問題的能力。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué) 問題 受力分析

中圖分類號(hào)：TB12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（a）-0030-02

在我國高校學(xué)科的建設(shè)中，工程力學(xué)主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容，分別為靜力學(xué)與材料力學(xué)。靜力學(xué)是材料力學(xué)方面的基礎(chǔ)，因此受到的重視更深，而在材料力學(xué)方面的研究中，通常會(huì)對(duì)靜力學(xué)進(jìn)行相關(guān)分析，從而通過更全面的分析受力的方法來開展綜合性的受力分析。作為工程力學(xué)研究的關(guān)鍵和重點(diǎn)，準(zhǔn)確進(jìn)行受力的分析是學(xué)生要掌握的重要技能之一，也是對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)情況進(jìn)行考察的重要方式[1]。工程力學(xué)受力的分析是一門較難掌握的專業(yè)技能，在工程受力進(jìn)行分析的過程中會(huì)出現(xiàn)各種復(fù)雜的問題，只有提高受力分析的精確度，熟練掌握專業(yè)技能，才能更好地進(jìn)行受力分析。

1 工程力學(xué)的主要內(nèi)容

工程力學(xué)是高校理工院校的重要課程，在一些電子、材料、土木和機(jī)械類型專業(yè)的高校中都有所涉及。工程力學(xué)與工程之間的聯(lián)系極為密切，是一門實(shí)踐性較強(qiáng)，操作要求較高的學(xué)科，在高校教學(xué)工作中，教師不僅要注重力學(xué)理論方面的教育，還要培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)的實(shí)踐技能，工程力學(xué)教學(xué)的目標(biāo)就是為了培養(yǎng)運(yùn)用工程力學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行解決的專業(yè)型技術(shù)人才，對(duì)工程構(gòu)件能否進(jìn)行準(zhǔn)確受力分析會(huì)對(duì)后續(xù)工作直接產(chǎn)生影響，例如構(gòu)件荷載的設(shè)計(jì)、構(gòu)件尺寸的設(shè)計(jì)、構(gòu)件安全性的校對(duì)以及建立平衡方程等能不能進(jìn)行順利的實(shí)施[2]。此外，教師在進(jìn)行受力分析的教學(xué)中，學(xué)生初始接觸構(gòu)件時(shí)，普遍會(huì)將高中物理中學(xué)到的受力分析運(yùn)用到構(gòu)件受力分析中，學(xué)生對(duì)力學(xué)理論掌握不足以及理論了解不夠，因此，提高學(xué)生對(duì)構(gòu)件受力的分析能力是教學(xué)的重要內(nèi)容。

2 工程力學(xué)受力分析

工程力學(xué)受力的分析是整個(gè)力學(xué)工程研究的關(guān)鍵和重點(diǎn)，受力分析是有效解決力學(xué)方面問題的重要方法和步驟，是理工類大學(xué)開設(shè)的重要專業(yè)內(nèi)容，對(duì)構(gòu)件的受力分析是否準(zhǔn)確將直接關(guān)乎后續(xù)的開展工作，但當(dāng)下不少學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中并沒有理解與掌握相關(guān)的知識(shí)，在分析受力時(shí)容易出現(xiàn)較多差錯(cuò)。工程力學(xué)的構(gòu)件受力分析的辦法主要是建立在學(xué)生對(duì)力學(xué)約束的了解、掌握以及記憶的基礎(chǔ)上。大多數(shù)學(xué)生都覺得這些工作的開展異常困難，在進(jìn)行受力分析時(shí)處處出錯(cuò)。此外，鉸鏈類型與約束反力方面的畫法也是力學(xué)受力分析的難點(diǎn)。基于支座方面的不同，鉸鏈在類型上主要有兩種形式，一種是活動(dòng)鉸鏈支座，另一種是固定鉸鏈支座。在學(xué)生學(xué)習(xí)中，固定鉸鏈與活動(dòng)鉸鏈對(duì)比，前者制作出的約束反力更難被學(xué)生理解。其中，約束力是在主動(dòng)力上的比較而言的，構(gòu)件除了受到主動(dòng)力上的約束作用，還一定會(huì)存在于約束反力上，一般來說，約束的反力其存在主要受到主動(dòng)約束力方面的限制，當(dāng)主動(dòng)的約束力正處于一種未知的狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的，約束反力也隨之處于未知的狀態(tài)中，因此，在對(duì)約束反力方面的方向進(jìn)行確定時(shí)，此處的受力可以用正交這兩個(gè)分量來替代。值得被關(guān)注的是，實(shí)際受力的方向并不能被方向上的分量所代表，方向的分量是表現(xiàn)力的方向上的代數(shù)量。在難以確定主動(dòng)力接觸點(diǎn)與合理方向的情況下，學(xué)生對(duì)約束反力的實(shí)際情況往往無法進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，從而只能采用這種替代的方法[3]。在二力構(gòu)件中，如果兩個(gè)受力點(diǎn)的連接線向外或向內(nèi)進(jìn)行延伸或者處于鉸鏈的連接處，以及在工程力學(xué)三力的構(gòu)件中，是需要使鉸鏈的約束反力方向被畫出。

3 提高工程力學(xué)受力分析準(zhǔn)確性的措施

3.1 對(duì)受力分析概念的正確理解

若想使工程力學(xué)受力分析的準(zhǔn)確性得到有效提高，就要對(duì)平衡、主動(dòng)力、約束反力、約束、非自由體以及自由體等幾個(gè)重要的力學(xué)概念有充分的理解。其中，自然體指的是在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)不受任何客觀或主觀限制的物體。例如當(dāng)物體在地球的引力作用下，如果對(duì)空氣的阻力進(jìn)行忽略，那么物體在重力的作用下，不受其他限制向地心作出自由落體的運(yùn)動(dòng)，由于其運(yùn)動(dòng)方式與軌跡不受限制，因此我們可以將這樣的物體稱之為自由體。自由體與非自由體是相對(duì)的，無論是在概念內(nèi)容還是運(yùn)動(dòng)過程上，非自由體即指物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到限制。例如家里的衣柜，盡管受到重力的作用，但地面對(duì)其進(jìn)行了限制，因此不能做向下的自由落地運(yùn)動(dòng)。此外，地面是限制衣柜運(yùn)動(dòng)的物體，我們可以將這類物體稱之為約束。約束自身也是一種物體，也會(huì)對(duì)其向物體做方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)造成限制，約束反力，主要指約束對(duì)被約束的物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙的力作用，在工程力學(xué)上，約束對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的力有被動(dòng)性。物體在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)受阻礙，其接觸約束時(shí)產(chǎn)生反作用力。此外，如果物體沒有受到相應(yīng)的主動(dòng)力，就不會(huì)有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，更不會(huì)受到約束的反作用力，即約束反力。除此之外，還有平衡與主動(dòng)力。只有對(duì)這些力學(xué)的概念進(jìn)行熟練的掌握，才能提高工程力學(xué)受力分析的準(zhǔn)確度。

3.2 對(duì)力平衡公理的熟練掌握

若想有效提高工程力學(xué)受力分析方面的精準(zhǔn)度，就要對(duì)反作用力和作用力的公理、三力平衡交匯的力系定理以及二力平衡的公理進(jìn)行熟悉理解與掌握，并將其在受力分析中靈活進(jìn)行運(yùn)用，例如二力平衡的公理，主要是指在同一物體作用的兩種力，其大小相等但方向相反，此外，還處于同一直線上，這種作用在同一物體的兩種力，平衡充分又必要的要求是這兩種力的方向相反，大小相等，且在同一直線上相互作用，但對(duì)于變形體來說，二力平衡的公理僅僅是必要的條件，卻不是充分條件。對(duì)平衡公理的熟練掌是有效提高受力分析準(zhǔn)確度的重要因素。

3.3 熟記約束力表示的方向

在工程力學(xué)中，受力分析方面的準(zhǔn)確性對(duì)整個(gè)工程力學(xué)來說至關(guān)重要，因此，熟記工程受力分析中較常見的約束反力的表現(xiàn)方法就顯得極為必要，工程受力分析當(dāng)中的主要難點(diǎn)就是約束反力的方向確定，只有在各項(xiàng)類型工程受力中，對(duì)約束反力的方向用一般表現(xiàn)方法表示出來，并按照合理的要求一一規(guī)范標(biāo)示出，便能更快更容易將問題解決。總而言之，盡管工程力學(xué)受力分析是一種難點(diǎn)，卻是可以通過有效方式進(jìn)行解決的，因此學(xué)生若想提高工程力學(xué)方面受力分析的精準(zhǔn)性，就必須要亞格按照專業(yè)學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，經(jīng)過不斷積累與實(shí)踐，最終定能掌握要領(lǐng)。

4 結(jié)語

工程力學(xué)的受力分析在整個(gè)力學(xué)當(dāng)中都是研究的關(guān)鍵因素與關(guān)注重點(diǎn)，如何做到讓學(xué)生對(duì)受力分析的準(zhǔn)確性進(jìn)行有效掌握是對(duì)學(xué)生專業(yè)技能進(jìn)行考察的主要方式[4]。力學(xué)受力的分析是理工類大學(xué)專業(yè)課開設(shè)中的重要內(nèi)容，更是解決工程力學(xué)問題的重要方法與關(guān)鍵性步驟，眾所周知，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)受力的分析與后續(xù)工作能否順利開展有重大的聯(lián)系，受力的分析不僅關(guān)系到荷載設(shè)計(jì)的工作，還關(guān)系到構(gòu)件尺寸的設(shè)計(jì)等，因此，工程力學(xué)受力的分析有其獨(dú)立的重要性，所以，對(duì)高校來說，在教學(xué)過程中要提高力學(xué)的重視程度，培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的以理論工程受力分析知識(shí)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行高效解決的專業(yè)技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜階平.淺談工程力學(xué)中的受力分析問題[J].價(jià)值工程，2014（26）：254-255.

[2] 魏丹，楊爽.工程力學(xué)中受力分析難點(diǎn)突破討論[J].電子制作，2013（16）：244.

[3] 孟祥超.試論工程力學(xué)中的受力分析問題[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（19）：6935-6936.