軸向拉壓桿的強(qiáng)度計算九源授課課件

拉壓軸向桿的強(qiáng)度計算土木工程力學(xué)基礎(chǔ)重慶九源教育分享模塊一任務(wù)設(shè)置（一）任務(wù)情景任務(wù)：公路上一小橋，每個橋墩需承受外部荷載為——2500KN，使用C25混凝土砌筑橋墩，橋墩截面尺截面尺寸為（400×400mm），如不計截面中鋼筋承受的應(yīng)力，試校核橋墩是否滿足強(qiáng)度要求？如不滿足，采取什么樣的措施進(jìn)行改善？（二）任務(wù)分析細(xì)化細(xì)化問題一，用什么物理量來描述材料強(qiáng)度？細(xì)化問題二，探尋構(gòu)件符合正應(yīng)力強(qiáng)度條件？細(xì)化問題三，探尋強(qiáng)度和面積之間的科學(xué)關(guān)系？模塊一任務(wù)設(shè)置學(xué)生活動：

①組建探究小組——每組4-5名學(xué)生

②明確探究任務(wù)——完成三個細(xì)化任務(wù)，尋找思路，最終解決情景大任務(wù)。模塊一任務(wù)設(shè)置討論問題（一）模塊二課題探討用什么物理量來描述材料的強(qiáng)度1.強(qiáng)度：物體抵抗力的能力。小問題：物體運動快慢——可用速度這個物理量來表示，物體強(qiáng)度用什么物理量來表示？

拉、壓桿問題只研究軸向力對桿件的壓縮或拉伸問題，即抗拉或抗壓強(qiáng)度問題。2.觀察圖示回答問題小問題：桿件A和桿件B分別用力F1和F2剛好被拉斷，如果F1＞F2時，A材料比B材料抗拉，對么？模塊二課題探討圖示F1F2

AF2F1B如果F1＞F2時，且SA=SB，是否

可以判斷誰的抗拉強(qiáng)度大。

探究結(jié)果：反應(yīng)軸向抗拉、抗壓強(qiáng)度的物理量與物體受力和截面積有關(guān)。我們可以用——應(yīng)力來表示強(qiáng)度的大小模塊二課題探討圖示F1F2

AF2F1B3.許用應(yīng)力：保證構(gòu)件安全可靠工作所容許的最大應(yīng)力值。

σ°為極限應(yīng)力，n為的安全系數(shù)。模塊二課題探討[σ]=σ0n討論問題（二）探究構(gòu)件符合正應(yīng)力強(qiáng)度條件(1.)觀察視頻模塊二課題探討思考：受壓物體發(fā)生破壞的過程。

軸向壓力作用下物體并沒有馬上發(fā)生破壞，當(dāng)施加的外力達(dá)到一定程度時，桿件才發(fā)生破壞。模塊二課題探討模塊二課題探討(2.)引導(dǎo)學(xué)生分組討論破壞的原因討論結(jié)果——外部施加的壓力使截面產(chǎn)生的正應(yīng)力大于材料本身能承受的最大的應(yīng)力時材料破壞

(3.)總結(jié)學(xué)生討論結(jié)果給出正應(yīng)力強(qiáng)度條件公式為保證拉壓桿具備足夠的強(qiáng)度，最大工作應(yīng)力σmax不能超過材料的許用應(yīng)力[σ]。即其強(qiáng)度條件是：模塊二課題探討最大工作應(yīng)力σmax≤許用應(yīng)力[σ]討論問題（三）探究強(qiáng)度和面積之間的科學(xué)關(guān)系1.觀看圖示提出問題模塊二課題探討圖示ⅠF1A1A2F1F1F1問題（1）同種材料制成A1、A2（A1＜A2）不同截面面積的桿件，受到大小相同軸向壓力F1時，哪個桿件相對更安全?問題（2）同種材料制成兩個相同截面的桿件，受到大小不同軸向壓力F1、F2(F1＞F2)時，哪個桿件相對更安全?模塊二課題探討圖示ⅡF1F2

AF2F13.請思考構(gòu)件截面---軸向外力---構(gòu)件正應(yīng)力強(qiáng)度三者之間的關(guān)系。2.總結(jié)小組分析結(jié)論正確答案：（1）截面面積為A2的桿件更安全。（2）受較小F2力的桿件更安全。聯(lián)系正應(yīng)力強(qiáng)度公式思考模塊二課題探討4.基本公式變形及應(yīng)用：（1）變形Ⅰ：[A]≥N/[σ]

應(yīng)用——截面設(shè)計（2）變形Ⅱ：[P]≤A×[σ]

應(yīng)用——確定許用荷載模塊二課題探討模塊三實際應(yīng)用力學(xué)方式歸納情景任務(wù)長方體C25混凝土([σ]=12.5Mp)桿件，截面尺截面尺寸為（400×400mm），桿件受外部軸向壓荷載——2500KN，試校核桿件是否滿足強(qiáng)度要求？如不滿足，采取什么樣的措施進(jìn)行改善？1.強(qiáng)度校核：2500000/(400×400)=15.625Mp≥12.5Mp工作應(yīng)力大于許用應(yīng)力，桿件不安全。思路1變形Ⅰ應(yīng)用：

[A]≥N/[σ]≥2400000/12.5=192000mm2

因為橋墩尺寸需為50mm的整倍數(shù)，所以思路1將橋墩尺寸改為450×450mm，截面面積為202500mm2

2.改善方案.模塊三實際應(yīng)用思路2變形Ⅱ應(yīng)用：

[P]≤A×

[σ]400×400×12.5=2000KN思路Ⅱ解決方法，將工作荷載降到2000KN以下即可滿足要求。2.改善方案.模塊三實際應(yīng)用模塊四歸納總結(jié)

難點:基本公式變形及應(yīng)用

（1）變形Ⅰ：[A]≥N/[σ]

應(yīng)用——截面設(shè)計（2）變形Ⅱ：[P]≤A×[σ]

應(yīng)用——確定許用荷載重點：強(qiáng)度校核公式

三角形屋頂如圖所示，已知：均布荷載密度q=4.2kN/m,AB桿許用應(yīng)力