機(jī)械基礎(chǔ)——拉壓

1、機(jī)械基礎(chǔ)教案第3章 桿件的基本變形 安慶市第一職教中心 胡緒林教材分析 上一章已學(xué)習(xí)桿件的靜力分析，本章學(xué)習(xí)的是材料力學(xué)部分，要求學(xué)生掌握基本變形類型，受力特點(diǎn)，變形特點(diǎn)；能求內(nèi)力，并能進(jìn)行強(qiáng)度校核。重點(diǎn)是第一章節(jié):拉伸與壓縮。學(xué)情分析本課程的教學(xué)對(duì)象是2011級(jí)機(jī)電對(duì)口高考班，復(fù)習(xí)課，但是高一時(shí)因?qū)W時(shí)等原因，本章未學(xué)。對(duì)中職學(xué)生來說本章是難點(diǎn)中的難點(diǎn)，所以根據(jù)考綱要求，適當(dāng)降低難度，很有必要。學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)：1、理解桿件的基本變形類型；2、理解內(nèi)力的概念；3、掌握內(nèi)力的分析方法；4、掌握材料受力變形特點(diǎn)；5、掌握拉壓時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)；6、掌握材料的強(qiáng)度條件。（二）能力目標(biāo)：1、學(xué)會(huì)利

2、用公式分析說明問題；3、學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際，在生活中尋找機(jī)械模型。（三）情感目標(biāo)：1、通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生敘述表達(dá)、創(chuàng)新思維能力。2、倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，樂于探索，敢于質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生觀察搜集處理信息、獲取新知識(shí)的能力。培養(yǎng)學(xué)生類比思維，理論聯(lián)系實(shí)際能力3、教師合理評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)為主，以“育人為本”。讓學(xué)生體會(huì)學(xué)習(xí)的樂趣，感受成功的喜悅，激發(fā)更大的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)設(shè)計(jì)§3-1 拉伸與壓縮教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1、求內(nèi)力的方法； 2、虎克定律。教學(xué)課時(shí) 6課時(shí)教學(xué)方法 多媒體教學(xué) 引導(dǎo)法 歸納法 理論與生活中模型聯(lián)系法教學(xué)設(shè)計(jì) (一)新課引入回顧上章的基礎(chǔ)內(nèi)容，從理想模型剛體引出變形。（2） 請(qǐng)2-3

3、個(gè)同學(xué)分析生活中，工程中變形實(shí)例，歸納出桿件的基本變形。（二）新課講解在靜力學(xué)部分，研究物體所受外力時(shí)，把物體當(dāng)做不變形的剛體，而實(shí)際上真正的剛體并不從在，一般物體在外力的作用下，其幾何形狀和尺寸均要發(fā)生變法。桿件基本變形有四種：1、 軸向拉壓變形；2、 剪切變形；3、 扭轉(zhuǎn)變形；4、 彎曲變形。§3-1 拉伸與壓縮例：思考懸臂吊車中拉桿的受力情況及其變形特點(diǎn)。一、內(nèi)力與截面法1內(nèi)力的概念桿件在外力作用下產(chǎn)生變形，其內(nèi)部相互間的作用力稱為內(nèi)力。這種內(nèi)力將隨外力增加而增大。當(dāng)內(nèi)力增大到一定限度時(shí)，桿件就會(huì)發(fā)生破壞。內(nèi)力是與構(gòu)件的強(qiáng)度密切相關(guān)的，拉壓桿上的內(nèi)力又稱為軸力 2截面法將受外力

4、作用的桿件假想地切開，用以顯示內(nèi)力的大小，并以平衡條件確定其合力的方法，稱為截面法。它是分析桿件內(nèi)力的唯一方法。具體求法如下：截：在需求內(nèi)力的截面處，沿該截面假想地把構(gòu)件切開。取：選取其中一部分為研究對(duì)象。代：將棄去部分對(duì)研究對(duì)象的作用，以截面上的未知內(nèi)力來代替。平：根據(jù)研究對(duì)象的平衡條件，建立平衡方程，以確定未知內(nèi)力的大小和方向。二、拉伸與壓縮1拉壓概念受力特點(diǎn)：沿軸向作用一對(duì)等值、反向的拉力或壓力。變形特點(diǎn)：桿件沿軸向伸長或縮短。這種變形稱為軸向拉伸或壓縮。注意： （1） 外力的作用線必須與軸線重合。（2）壓縮指桿件未壓彎的情況，不涉及穩(wěn)定性問題。2拉壓時(shí)的內(nèi)力軸力(1) 軸向拉壓桿的內(nèi)力

5、：軸力的大?。海ń孛娣ù_定）外力F 內(nèi)力FN (軸力)截，用假象平面在1-1處把桿截開；取，取左半部為研究對(duì)象，畫出受力圖；代，用內(nèi)力“FN”代替右半部對(duì)研究對(duì)象的作用；平，因研究對(duì)象處于平衡狀態(tài)，可列平衡方程： FX=0, FN-F=0, FN=F。（2）軸力的符號(hào)規(guī)定：拉伸-拉力，其軸力為正值。方向背離所在截面。壓縮-壓力，其軸力為負(fù)值。方向指向所在截面 (4)注意的問題 A、在截開面上設(shè)正的內(nèi)力方向。 B、采用截面法之前，不能將外力簡化、平移。3軸向拉壓時(shí)的變形絕對(duì)變形為：縱向線應(yīng)變：式中 E-材料的彈性模量，。這兩個(gè)關(guān)系式稱為虎克定律。4拉伸（壓縮）時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)材料在外力作用下表現(xiàn)

6、出的變形、破壞等方面的特性稱材料的力學(xué)性能。（1）低碳鋼拉伸時(shí)的力學(xué)性能彈性階段：比例極限 彈性極限、彈性模量屈服階段：屈服極限 強(qiáng)化階段；局部變形階段：強(qiáng)度極限 （2）鑄鐵的拉伸性能特點(diǎn)： 無屈服過程無塑性變形無塑性指標(biāo)分類：塑性材料脆性材料 （3）材料在壓縮時(shí)的力學(xué)性能 塑性材料的壓縮強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度相當(dāng)脆性材料的壓縮強(qiáng)度遠(yuǎn)大于拉伸強(qiáng)度5拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度校核（1）許用應(yīng)力 塑性材料 脆性材料 式中n安全系數(shù)。（2）強(qiáng)度條件： 校核強(qiáng)度： 設(shè)計(jì)截面：確定許可載荷： 三、應(yīng)力1、桿件受力的強(qiáng)弱程度，不僅與內(nèi)力大小有關(guān)，還與桿件的截面積大小有關(guān)，因此工程上常用單位面積上內(nèi)力的大小來衡量構(gòu)件受力的強(qiáng)弱程度 .（1）應(yīng)力概念：單位截面面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。拉壓桿橫截面任一點(diǎn)均產(chǎn)生正應(yīng)力。（2）應(yīng)力計(jì)算：拉壓桿橫截面上正應(yīng)力是均勻分布的。 規(guī)定：拉應(yīng)力為正；壓應(yīng)力為負(fù)。單位：帕（Pa）或兆帕（MPa）2、許用應(yīng)力:為了保證拉（壓）構(gòu)件使用安全，必須使其最大應(yīng)力不超過材料在拉伸（壓縮）時(shí)的許用應(yīng)力，即例:有一根鋼絲繩，其橫截面面積為0.725cm2，受到3000N的拉力，其鋼絲繩的許用應(yīng)力為50MPa，試求鋼絲繩的應(yīng)力是多少，鋼絲繩會(huì)不會(huì)拉斷？ 解: