浅谈工程力学中约束反力类型与受力问题分析

浅谈工程力学中约束反力类型与受力问题分析

郭素侠

哈尔滨铁道职业技术学院黑龙江省哈尔滨市150069

摘要：工程力学中的约束反力类型和受力问题分析的关键步骤以及方法，都是当前我国理工科院校的重点学习课程。在合理的受力分析中对于工程力学的构筑物设计以及荷载的设计等相关方面都是会起到很大的作用。在一定程度上工程力学中约束反力和受力分析能够对人们的生活和工作中的很多问题进行相应的解决，与此同时，还能够强化人们对于解决问题和分析问题的能力。基于此，本文主要分析了工程力学约束反力的类型和受力问题的分析。

关键词：工程力学；约束反力类型；受力问题

前言

在工程力学实际教学过程中，怎样去确定约束反力的方向是一个教学难点。在我国高校中，工程力学所要研究的方面是有以下方面方面的内容第一是材料力学，第二就是静力力学。在某种程度上通过研究材料力学的问题会对静力力学的相关问题进行具体的研究，然后取通过对受力分析让问题得到解决。在工程力学相关问题当中进行约束反力类型和受力分析学生对于内容的掌握是有很大难度的，工程力学中是受力分析是考研学生对于该学科的学习考核方式。在人们的生活工作中工程力学的实际应用往往是相对复杂的，这种情况的出现就需要相关人员对此进行精确的分析了，然后去掌握工程力学相关知识去应对相关问题的出现，并使用该学科的知识去解决生活工作中的实际问题。

一、根据约束反力的类型来确定方向

在实际工程结构当中的构建以及机械零部件当中都是有着相应的关系的，其在实际运用过程中会受到外界物体的约束。在一定程度上通过约束反力的类型对于约束物体进行实际作用力。在构件受到约束力中的典型约束有光滑接触面的约束，固定铰链支座的约束，柔体约束以及固定端的约束和圆柱铰链约束等。在某种程度上相关研究人员一般都是可以去根据实际构件的约束反力的类型来进行约束反力方向的确定的。比如（图一所示），在重力为G的球中放在亲斜角为三十度的光滑斜面当中，并且使用和斜面平行的物体进行稳固，然后需要分析出图一当中球体所受到的约束反力的实际方向走向。

图一：约束反力的方向分析

在一定程度上可以从图一中的a途中看到，球体是在A处和B处位置时所受到的是绳子约束力和斜面对于球的光滑接触面进行实际的约束。然后在根据相关的柔体约束的实际性质，和绳子对于球体的约束反力通过具体的接触点，这样能够在一定程度上让约束反力的方向沿着柔体约束的中心线逐渐背离物体的正面，所以在图一中的A处的约束力ft主要是通过A点位置沿着绳子的斜方面逐渐向上。在某种程度上还可以根据光滑接触面的约束性质，在光滑接触面物体的约束反力中去通过接触点，沿着其正常的方向面的公法线指向物体，所以在B处位置中的实际约束力ft主要是通过B处位置的方向指向球体中心，所以其约束反力的方向是往球体中心而去的。

二、工程力学的受力分析要点

工程力学中的受力分析是工程力学问题研究的重点，在某种层面上也是解决实际工程问题的主要方法。工程力学在当前我国理工科高校中的开设是主要的专业课程，也是必修课程。在实际教学中学生对于工程力学的学习在理论基础知识中掌握相对薄弱，对于工程力学中的约束反力类型和受力分析等问题的理解相对较弱。构件的实际受力分析方法主要是通过构建起起力的约束体系，这样能够在一定程度上有效的让学生更加容易的掌握工程力学的相关结构和知识，在实际教学中教师可以充分运用铰链连接过程中构件受力的分析方法来进行教学，这样能够让学生先掌握工程力学中的约束反力的实际表现。在受力结构构件中运用不同的支座在受力过程中的不同形式进行具体的分析，现目前，我国大多数理工科院校的学生所学习的工程力学受力分析的方式有以下两种，第一种是固定铰链支座，第二种是活动铰链支座。在学生实际学习过程中，固定铰链支座，其所受力的形式是当前很多学生不能理解的主要部分。在对于工程力学中的约束力问题求解过程中有很多学生都是通过它所受到的主动力来进行求解的，在固定铰链支座受力过程分析中其受到的主动力影响是相对较少的。在某种程度上分析可以采用正交法来对受力支座的约束反力进行具体的解决方式，尤其是在有主动力连接中的接触点中其方向是很难进行确定的，这种情况的出现会让相应的研究人员充分的去运用具体的办法去解决，这样能够提升其动手和动脑的能力，也能够让该解决方式不断的在其手中变得灵活，体现出了其应该有的价值。

三、优化工程力学受力分析准确性措施

3.1工程力学中受力分析概念的理解

要想工程力学受力分析的准确性有所优化，就必须要对主动力，约束反力和平衡，自由体和非自由体等几个方面进行力学概念的理解。在一定程度上自然体主要指的就是在说当物体在正常运动时不受到外界影响，比如当物体在地球的作用力下，若是对空气中的阻力进行不计，那么该物体会在重力作用下，不会受到任何限制向地心做出自由落体的实际运动，在某种程度上因为该物体的运动方式以及其运动的轨迹是不受到具体限制的，所以我们在一定程度上是能够让其成为自由体的。在非自由体当中是可以指物体在实际运动过程中所受到的限制，比如人们家里的衣柜，就是受到了建筑物底板对于衣柜进行的限制，所以才让其不能够出现自由落体的运动。除此之外，在建筑物地面所限制的衣柜当中，我们可以将这种力称之为约束力。约束自身就是一种物体，其主要是依靠物体对物体进行相应的约束。在物体运行过程中就会受到阻碍，物体所接触约束过程中就会出现约束反作用力。这些情况的出现在一定程度上只有对工程力学中的概念进行熟练的运用和理解，才能够有效的提升工程力学中约束反力类型的认识和对受受力分析的准确度，从而让工程力学中的受力分析准确性不断提高。

3.2熟练约束力的表示方向

在工程力学当中，受力分析准确性是对于整个工程力学来说有着极为重要的含义，所以，熟练掌握工程力学受力分析中常见的约束反力的表现方法也是非常重要的，工程力学中受力分析的主要重点和难点就是约束反力方向的确定，在各种类型的工程受力过程中，其对于工程约束反力的方向大多使用的表现方法都是很难进行实际展现的，要想表达出来就必须要按照相关的统一规范要求进行实际的标注，这样能够让问题更容易得到解决。总之，不论工程力学的受力分析和约束反力的方向都是作为工程力学中的重点和难点，但是这两种都是可以通过相应的方式进行解决的，所以在学生学习工程力学方面的受力分析过程中，教师必须要让学生按照专业的标准来进行，从而让学生掌握受力分析准确度的重点。

3.3熟练掌握对力平衡公理

要想提高工程力学受力分析的准确度，就要对反作用力的公理和三力平衡交汇的力系定理公理即逆行熟练的掌握，并且要将它在受力分析中进行灵活的应用，比如三力平衡的应用公理，主要说的就是同一物体的作用力，其作用力大小相等，但是在受力的方向中是相反的，同时，在处于同一直线上的物体时，作用在统一物体的两种力，其自身的具有平衡并且又是两种作用力相反的情况，在大小作用力中也是相同的，因此在某种程度上对于平衡公理的掌握运用是能够在一定程度上去促进工程力学中受力分析的精准度的。

结语

约束反力类型和受力分析是解决工程力学问题的重点，合理的受力分析是关系着整个建筑结构设计和荷载设计的重要因素，因此在理工科高校中必须要重视对工程力学的相关研究和学生学习能力的培养，这样能够让学校培养出更多的专业程度高的人才，从而促进社会发展。

参考文献：

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