高教版中職職高教版機(jī)械基礎(chǔ)第2版教模塊2.3

模塊二強(qiáng)度與剛度2.3直桿軸向拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算【課題名稱】直桿軸向拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)目標(biāo)熟悉直桿軸向拉伸與壓縮的強(qiáng)度計(jì)算。二、能力目標(biāo)培養(yǎng)分析直桿軸向拉伸與壓縮問(wèn)題的能力。三、素質(zhì)目標(biāo)了解直桿軸向拉伸與壓縮的變形與強(qiáng)度計(jì)算。四、教學(xué)要求1.了解直桿軸向拉伸與壓縮的變形的特點(diǎn)。2.會(huì)對(duì)直桿軸向拉伸與壓縮的變形作強(qiáng)度計(jì)算?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】對(duì)直桿軸向拉伸與壓縮的變形問(wèn)題作強(qiáng)度計(jì)算?！倦y點(diǎn)分析】求許用應(yīng)力和最大拉力?！窘虒W(xué)方法】教學(xué)方法：講練法、討論法。【教學(xué)資源】機(jī)械基礎(chǔ)在線開(kāi)放課程．“中國(guó)職教MOOC”頻道，高等教育出版社?！窘虒W(xué)安排】2學(xué)時(shí)（90分鐘）教學(xué)步驟：講授與演示交叉進(jìn)行、講授中穿插討論、練習(xí)與設(shè)問(wèn)?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、導(dǎo)入新課直桿受軸向拉伸與壓縮時(shí)產(chǎn)生的變形，將影響到材料的強(qiáng)度，那么如何確定材料的強(qiáng)度能否滿足使用要求呢？二、新課教學(xué)1.載荷與失效（1）載荷機(jī)械工作時(shí)，零件所承受的載荷是力或力矩，或者是由力和力矩組成的聯(lián)合載荷。載荷大小或方向不隨時(shí)間變化或變化緩慢的叫靜載荷，載荷大小或方向隨時(shí)間變化的叫動(dòng)載荷。根據(jù)動(dòng)力機(jī)的額定功率P(kW)和額定轉(zhuǎn)速n(r/min)計(jì)算出的載荷稱為名義載荷。（2）失效零件喪失工作能力或達(dá)不到要求的性能時(shí)稱為失效。構(gòu)件的失效主要有強(qiáng)度失效、剛度失效、穩(wěn)定失效和疲勞失效等形式。2.應(yīng)力的類(lèi)型材料在工作時(shí)，其所受的外力不隨時(shí)間而變化，這時(shí)其內(nèi)部的應(yīng)力大小不變，稱為靜應(yīng)力；其所受的外力隨時(shí)間呈周期性變化，這時(shí)內(nèi)部的應(yīng)力也隨時(shí)間呈周期性變化，稱為變應(yīng)力。循環(huán)應(yīng)力指應(yīng)力隨時(shí)間呈周期性的變化，包括——對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力3.許用應(yīng)力與安全系數(shù)極限應(yīng)力是指桿件喪失工作能力時(shí)的應(yīng)力。當(dāng)材料接近極限應(yīng)力時(shí)，構(gòu)件就處于危險(xiǎn)的狀態(tài)，為了使材料安全可靠地工作給材料留有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備，引入一個(gè)大于1的安全系數(shù)。常取安全系數(shù)在1.2-2.5。將極限應(yīng)力除以安全系數(shù)即得到許用應(yīng)力值。4．拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度條件為了保證構(gòu)件在外力作用下安全可靠地工作，必須使構(gòu)件的最大工作應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力，即拉壓桿的強(qiáng)度條件為式中，F(xiàn)N和A分別為危險(xiǎn)橫截面上的內(nèi)力和橫截面積。運(yùn)用強(qiáng)度條件可解決強(qiáng)度校核、橫截面選擇、確定許可載荷三種類(lèi)型的問(wèn)題?！居懻摗亢螢槲ｋU(xiǎn)截面？產(chǎn)生最大應(yīng)力的橫截面。等截面直桿：位于最大內(nèi)力處；變截面直桿：綜合內(nèi)力FN和橫截面積A兩方面確定。5．應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力（1）應(yīng)力集中直桿容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的地方常常在直桿截面變化的軸肩、開(kāi)槽、鉆孔處，也是出現(xiàn)危險(xiǎn)斷面的位置。（2）溫差應(yīng)力溫差也會(huì)對(duì)直桿產(chǎn)生應(yīng)力，如北方的熱水管、鐵軌，溫度變化將使材料伸長(zhǎng)，產(chǎn)生溫差應(yīng)力，所以要留出伸縮變形量，以消除溫差可能帶來(lái)的應(yīng)力對(duì)管道的影響。強(qiáng)度計(jì)算的方法如教材例題2-1、2-2。強(qiáng)度計(jì)算對(duì)中職學(xué)生只要求掌握最基本的方法。6.變應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度變應(yīng)力：工程中許多構(gòu)件在工作時(shí)受到隨時(shí)間而周期性變化的應(yīng)力。材料在交變應(yīng)力作用下的破壞習(xí)慣上稱為疲勞破壞。（1）疲勞破壞的特點(diǎn)：①交變應(yīng)力的破壞應(yīng)力值一般低于靜載荷作用下的強(qiáng)度極限值,有時(shí)甚至低于材料的屈服極限。②斷裂前經(jīng)過(guò)多次應(yīng)力循環(huán)作用。③無(wú)論是脆性還是塑性材料,交變應(yīng)力作用下均表現(xiàn)為脆性斷裂,無(wú)明顯塑性變形。④斷口表面可明顯區(qū)分為光滑區(qū)與粗糙區(qū)兩部分。【思考】用手折斷鐵絲,彎折一次一般不斷,但反復(fù)來(lái)回彎折多次后,鐵絲就會(huì)發(fā)生裂斷,這就是材料受交變應(yīng)力作用而破壞的例子。（2）影響疲勞強(qiáng)度的因素材料的屈服強(qiáng)度越高，其疲勞強(qiáng)度也越高；應(yīng)力集中使疲勞強(qiáng)度降低；表面質(zhì)量高，表面粗糙度值越小，應(yīng)力集中越小，疲勞強(qiáng)度也越高；零件尺寸越大，材料內(nèi)部缺陷越多，應(yīng)力集中源越多，則其疲勞強(qiáng)度越低。三、小結(jié)軸向拉伸