學(xué)習(xí)情境三：軸向拉伸與壓縮

目錄任務(wù)一截面法、軸力、軸力圖任務(wù)二截面上的應(yīng)力、變形工作任務(wù)學(xué)習(xí)情景三：軸向拉伸與壓縮任務(wù)三軸向拉壓時(shí)的強(qiáng)度任務(wù)四軸向拉壓時(shí)的靜不定問(wèn)題任務(wù)一：截面法、軸力、軸力圖

學(xué)習(xí)步驟咨詢(xún)決策計(jì)劃實(shí)施檢查評(píng)價(jià)咨詢(xún)參考資料《工程力學(xué)》教材及相關(guān)習(xí)題冊(cè)。

咨詢(xún)工程資料圖示構(gòu)件上，有三個(gè)力作用。FAB113F22C2F咨詢(xún)

1.班級(jí)學(xué)生自由組合為5個(gè)學(xué)習(xí)小組，各學(xué)習(xí)小組自行選出組長(zhǎng)2.各組長(zhǎng)召集組員利用課外時(shí)間認(rèn)真分析該物體的受力圖，熟悉《工程力學(xué)》等相關(guān)資料；3.各小組討論制訂計(jì)算方案；并進(jìn)行實(shí)施；4.對(duì)施工過(guò)程中的錯(cuò)誤及不可行之處加以改正，并完善任務(wù)工單。

求截面處的軸力，并畫(huà)出軸力圖。任務(wù)內(nèi)容及要求咨詢(xún)相關(guān)知識(shí)截面法軸力、軸力圖內(nèi)力、截面法、軸力及軸力圖1、內(nèi)力的概念由外力引起的構(gòu)件內(nèi)部各部分之間的相互作用力。內(nèi)力特點(diǎn)：1、有限性

2、分布性3、成對(duì)性F1FnF3F2咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)2、軸力及其求法——截面法軸向拉壓桿的內(nèi)力稱(chēng)為軸力.其作用線(xiàn)與桿的軸線(xiàn)重合,用符號(hào)

ＦＮ

表示咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)則同一位置處左、右側(cè)截面上內(nèi)力分量必須具有相同的正負(fù)號(hào)。拉力為正（離開(kāi)截面)壓力為負(fù)（指向截面）咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)軸力FN=截面一側(cè)外力之和

以離開(kāi)截面為正，指向截面為負(fù)咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)3、軸力圖4KN9KN3KN2KN4KN5KN2KN軸力與截面位置關(guān)系的圖線(xiàn)稱(chēng)為軸力圖.xFN軸力圖是以外力為分界點(diǎn)的，跟截面的位置無(wú)關(guān)。咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)決策

（1）在教師指導(dǎo)下，擬定計(jì)算的基本思路。運(yùn)用材料力學(xué)基本原理分析。（2）計(jì)算。（3）檢查計(jì)算方法是否正確規(guī)范。

計(jì)劃1.全班分為五個(gè)工作小組，各組成員配合計(jì)算過(guò)程；2.在教師指導(dǎo)下，擬定計(jì)算的基本步驟。3.在教師指導(dǎo)下，制定出任務(wù)實(shí)施的進(jìn)度計(jì)劃。

解：實(shí)施2FxFNFFN1=FFN2=-2F序號(hào)檢查內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)能否按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容是否完整、準(zhǔn)確。100優(yōu)秀：按時(shí)并很好地完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容完整，正確，條理清晰，結(jié)構(gòu)邏輯性強(qiáng)，用詞準(zhǔn)確，能準(zhǔn)確運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；（100分）合格：基本能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容較完整，計(jì)算基本正確，條理基本清晰，用詞基本準(zhǔn)確，基本能運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；（70分）不及格：不能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，不能按時(shí)提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容不完整，計(jì)算不正確，條理不清晰，不能運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。（50分）評(píng)價(jià)任務(wù)二：截面上的應(yīng)力、變形學(xué)習(xí)步驟咨詢(xún)決策計(jì)劃實(shí)施檢查評(píng)價(jià)咨詢(xún)參考資料《工程力學(xué)》教材及相關(guān)習(xí)題冊(cè)。

咨詢(xún)工程資料已知：鋼制階梯型桿，E=200Gpa，AAB=ABC=500mm2,ACD=200mm2。F1=30KNABC100100100DF2=10KN咨詢(xún)

1.班級(jí)學(xué)生自由組合為5個(gè)學(xué)習(xí)小組，各學(xué)習(xí)小組自行選出組長(zhǎng)2.各組長(zhǎng)召集組員利用課外時(shí)間認(rèn)真分析該物體的受力圖，熟悉《工程力學(xué)》等相關(guān)資料；3.各小組討論制訂計(jì)算方案；并進(jìn)行實(shí)施；4.對(duì)施工過(guò)程中的錯(cuò)誤及不可行之處加以改正，并完善任務(wù)工單。

(1)計(jì)算各位置軸力；(2)算正應(yīng)力；（3）算桿總共的伸長(zhǎng)量。任務(wù)內(nèi)容及要求咨詢(xún)相關(guān)知識(shí)應(yīng)力.拉(壓)桿內(nèi)的應(yīng)力拉（壓）桿的變形.胡克定律一、應(yīng)力.拉(壓)桿內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)力的概念F1FnF3F2應(yīng)力就是單位面積上的力?

(工程構(gòu)件，大多數(shù)情形下，內(nèi)力并非均勻分布，集度的定義不僅準(zhǔn)確而且重要，因?yàn)椤捌茐摹被颉笆А蓖鶑膬?nèi)力集度最大處開(kāi)始。)咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)F1F2ΔAFFn垂直于截面的應(yīng)力稱(chēng)為“正應(yīng)力”

位于截面內(nèi)的應(yīng)力稱(chēng)為“切應(yīng)力”

應(yīng)力的國(guó)際單位為N/m2（帕斯卡）1N/m2=1Pa1MPa=106Pa＝1N/mm21GPa=109PaFT咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)拉(壓)桿橫截面上的應(yīng)力幾何變形平面假設(shè)靜力平衡橫截面上各點(diǎn)只產(chǎn)生沿垂直于橫截面方向的變形橫截面上只有正應(yīng)力兩橫截面之間的縱向纖維伸長(zhǎng)都相等桿件的橫截面在變形后仍保持為平面，且垂直于桿的軸線(xiàn)橫截面上的正應(yīng)力均勻分布咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)σ——正應(yīng)力FN——軸力A——橫截面面積σ的符號(hào)與FN軸力符號(hào)相同咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)FXFFσα——斜截面上的正應(yīng)力；τα——斜截面上的切應(yīng)力αFFF拉(壓)桿斜截面上的應(yīng)力橫截面----是指垂直桿軸線(xiàn)方向的截面；斜截面----是指任意方位的截面。咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)討論：軸向拉壓桿件的最大正應(yīng)力發(fā)生在橫截面上。軸向拉壓桿件的最大切應(yīng)力發(fā)生在與桿軸線(xiàn)成450截面上。在平行于桿軸線(xiàn)的截面上σ、τ均為零。F綜上(1)時(shí)(橫截面），有最大的正應(yīng)力，切應(yīng)力為零。(2)時(shí)，有最大的切應(yīng)力咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)二、拉（壓）桿的變形.胡克定律桿件在軸向拉壓時(shí)：

沿軸線(xiàn)方向產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短——縱向變形

橫向尺寸也相應(yīng)地發(fā)生改變——橫向變形咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)1、縱向變形線(xiàn)應(yīng)變:絕對(duì)變形描述彈性體在各點(diǎn)處線(xiàn)變形程度的量當(dāng)桿沿長(zhǎng)度均勻變形時(shí)縱向線(xiàn)應(yīng)變(無(wú)量綱)相對(duì)變形表示軸向變形的程度咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)實(shí)驗(yàn)表明：在材料的線(xiàn)彈性范圍內(nèi)，△L與外力F和桿長(zhǎng)L成正比，與橫截面面積A成反比。胡克定律在材料的線(xiàn)彈性范圍內(nèi)，正應(yīng)力與線(xiàn)應(yīng)變呈正比關(guān)系。：拉抗（壓）剛度當(dāng)拉（壓）桿有兩個(gè)以上的外力作用時(shí)，需要先畫(huà)出軸力圖，然后分段計(jì)算各段的變形，各段變形的代數(shù)和即為桿的總伸長(zhǎng)量。咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)2、橫向變形橫向線(xiàn)應(yīng)變△b=b1－b

泊松比bb1咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)決策

（1）在教師指導(dǎo)下，擬定計(jì)算的基本思路。運(yùn)用材料力學(xué)基本原理分析。（2）計(jì)算。（3）檢查計(jì)算方法是否正確規(guī)范。

計(jì)劃1.全班分為五個(gè)工作小組，各組成員配合計(jì)算過(guò)程；2.在教師指導(dǎo)下，擬定計(jì)算的基本步驟。3.在教師指導(dǎo)下，制定出任務(wù)實(shí)施的進(jìn)度計(jì)劃。

F2=10KNF1=30KNABC10010010020KN10KNxFND解：畫(huà)軸力圖實(shí)施解：（2）計(jì)算正應(yīng)力20KN10KNFNFN實(shí)施（3）計(jì)算桿的總變形實(shí)施序號(hào)檢查內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)能否按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容是否完整、準(zhǔn)確。100優(yōu)秀：按時(shí)并很好地完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容完整，正確，條理清晰，結(jié)構(gòu)邏輯性強(qiáng)，用詞準(zhǔn)確，能準(zhǔn)確運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；（100分）合格：基本能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容較完整，計(jì)算基本正確，條理基本清晰，用詞基本準(zhǔn)確，基本能運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；（70分）不及格：不能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，不能按時(shí)提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容不完整，計(jì)算不正確，條理不清晰，不能運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。（50分）評(píng)價(jià)任務(wù)三：軸向拉壓時(shí)的強(qiáng)度學(xué)習(xí)步驟咨詢(xún)決策計(jì)劃實(shí)施檢查評(píng)價(jià)咨詢(xún)參考資料《工程力學(xué)》教材及相關(guān)習(xí)題冊(cè)。

咨詢(xún)工程資料圖示一剛性梁。F=25kN，CD桿的直徑d=20mm，許用應(yīng)力=160Mpa.

。F2LLACDBd咨詢(xún)

1.班級(jí)學(xué)生自由組合為5個(gè)學(xué)習(xí)小組，各學(xué)習(xí)小組自行選出組長(zhǎng)2.各組長(zhǎng)召集組員利用課外時(shí)間認(rèn)真分析該物體的受力圖，熟悉《工程力學(xué)》等相關(guān)資料；3.各小組討論制訂計(jì)算方案；并進(jìn)行實(shí)施；4.對(duì)施工過(guò)程中的錯(cuò)誤及不可行之處加以改正，并完善任務(wù)工單。

（1）校核CD桿的強(qiáng)度；

（2）求結(jié)構(gòu)的許可荷載[F]；

（3）若F=50kN，試設(shè)計(jì)CD桿的直徑d。任務(wù)內(nèi)容及要求咨詢(xún)相關(guān)知識(shí)極限應(yīng)力許用應(yīng)力安全因數(shù)拉壓桿的強(qiáng)度條件一、軸向拉壓時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算1.極限應(yīng)力許用應(yīng)力安全因數(shù)（1）工程中將材料破壞時(shí)的應(yīng)力稱(chēng)為極限應(yīng)力，或危險(xiǎn)應(yīng)力，用σu表示。對(duì)塑性材料：σu=σs（或σp0.2）對(duì)脆性材料：σu=σb（或σbc）咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)（2）構(gòu)件在載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力，稱(chēng)為工作應(yīng)力。等截面直桿最大軸力處的橫截面稱(chēng)為危險(xiǎn)截面。危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力稱(chēng)為最大工作應(yīng)力。（3）為使構(gòu)建正常工作，構(gòu)件必須要有一定的安全儲(chǔ)備，因此，將極限應(yīng)力出以一個(gè)大于一的因數(shù)，即安全因數(shù)n，作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)師的最大許可值，稱(chēng)為許用應(yīng)力，用【σ

】表示。咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)對(duì)于塑性材料：對(duì)于脆性材料：或或在靜載作用下，ns=1.5~2.5，nb=2.0~3.5咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)2.拉壓桿的強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件強(qiáng)度計(jì)算的三類(lèi)問(wèn)題：(1)、強(qiáng)度校核(2)、截面設(shè)計(jì)

(3)、確定許用荷載咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)決策

（1）在教師指導(dǎo)下，擬定計(jì)算的基本思路。運(yùn)用材料力學(xué)基本原理分析。（2）計(jì)算。（3）檢查計(jì)算方法是否正確規(guī)范。

計(jì)劃1.全班分為五個(gè)工作小組，各組成員配合計(jì)算過(guò)程；2.在教師指導(dǎo)下，擬定計(jì)算的基本步驟。3.在教師指導(dǎo)下，制定出任務(wù)實(shí)施的進(jìn)度計(jì)劃。

F2LLACDBd解：（1）校核CD桿的強(qiáng)度FAxFAyFCDACF取橫梁AB為研究對(duì)象，受力分析實(shí)施解得所以CD桿安全。實(shí)施（2）求結(jié)構(gòu)的許可荷載【F】由得實(shí)施（3）若F=50kN，設(shè)計(jì)圓桿直徑由得取d=25mm實(shí)施序號(hào)檢查內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)能否按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容是否完整、準(zhǔn)確。100優(yōu)秀：按時(shí)并很好地完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容完整，正確，條理清晰，結(jié)構(gòu)邏輯性強(qiáng)，用詞準(zhǔn)確，能準(zhǔn)確運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；（100分）合格：基本能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容較完整，計(jì)算基本正確，條理基本清晰，用詞基本準(zhǔn)確，基本能運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；（70分）不及格：不能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，不能按時(shí)提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容不完整，計(jì)算不正確，條理不清晰，不能運(yùn)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。（50分）評(píng)價(jià)任務(wù)四：軸向拉壓時(shí)的靜不定問(wèn)題學(xué)習(xí)步驟咨詢(xún)決策計(jì)劃實(shí)施檢查評(píng)價(jià)咨詢(xún)參考資料《工程力學(xué)》教材及相關(guān)習(xí)題冊(cè)。

咨詢(xún)工程資料橫梁AB為剛體。。FCaaDE1A1EBE2A2lA咨詢(xún)

1.班級(jí)學(xué)生自由組合為5個(gè)學(xué)習(xí)小組，各學(xué)習(xí)小組自行選出組長(zhǎng)2.各組長(zhǎng)召集組員利用課外時(shí)間認(rèn)真分析該物體的受力圖，熟悉《工程力學(xué)》等相關(guān)資料；3.各小組討論制訂計(jì)算方案；并進(jìn)行實(shí)施；4.對(duì)施工過(guò)程中的錯(cuò)誤及不可行之處加以改正，并完善任務(wù)工單。

求桿CD和BE的軸力。。任務(wù)內(nèi)容及要求咨詢(xún)相關(guān)知識(shí)靜不定問(wèn)題的判斷靜不定問(wèn)題的求解FFF拉伸、壓縮靜不定問(wèn)題靜定問(wèn)題靜不定問(wèn)題靜定問(wèn)題靜不定問(wèn)題F咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)1.求解靜不定問(wèn)題的基本方法：1、列靜力平衡方程；2、由變形幾何關(guān)系，列變形協(xié)調(diào)方程；3、利用物理關(guān)系，建立補(bǔ)充方程；4、將補(bǔ)充方程與靜力平衡聯(lián)力求解。咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)FA1CDEBl23aaBCDE23aaFBCl23aaF2.裝配應(yīng)力已知L1=L3，試求各桿的軸力。桿件由于在制造中的誤差，可導(dǎo)致桿件產(chǎn)生內(nèi)力，這種由于裝配引起的內(nèi)力，稱(chēng)為裝配內(nèi)力，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力叫裝配應(yīng)力。其特點(diǎn)是在載荷作用前就已經(jīng)存在于桿件中，因此稱(chēng)為初應(yīng)力。咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)3.溫度應(yīng)力高壓蒸汽鍋爐原動(dòng)機(jī)咨詢(xún)：相關(guān)知識(shí)4.應(yīng)力集中的概念d/2d/2rDdr構(gòu)件幾何形狀不連續(xù)應(yīng)力集中：幾何形狀不連續(xù)處應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象。應(yīng)力集中

與桿件的尺寸和所用的材料無(wú)關(guān)，僅取決于截面突變處幾