基本功競(jìng)賽教案-建筑鋼材的拉伸性能

11第四屆教師教學(xué)根本功大賽課堂教學(xué)競(jìng)賽教案選手姓名 X X專業(yè)名稱 材料工程技術(shù)參賽課程名稱 建筑與裝飾材料課程章節(jié)名稱 建筑鋼材的拉伸性能§7.2建筑鋼材的拉伸性能教學(xué)設(shè)計(jì)教案一、教學(xué)目標(biāo)學(xué)問目標(biāo)：使學(xué)生把握低碳鋼的拉伸曲線，并能夠正確推斷鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)及塑性指標(biāo)。力量目標(biāo)：使學(xué)生能夠進(jìn)展鋼材強(qiáng)度的測(cè)定及計(jì)算。情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生對(duì)建筑鋼材的興趣，培育學(xué)生合作創(chuàng)力量。二、教學(xué)重點(diǎn)：低碳鋼的拉伸曲線三、教學(xué)難點(diǎn)：鋼材的屈服與強(qiáng)化四、學(xué)時(shí)安排：20分鐘五、教學(xué)方法與手段：講授，多媒體演示相結(jié)合。六、教學(xué)過程教學(xué)步教學(xué)驟手段講授1引入 多媒 課 示案例提問

教師活動(dòng) 時(shí)間分配教學(xué)設(shè)計(jì)〔通過建筑構(gòu)造由于鋼材抗拉性能不合格而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象引入，提出2分問題，讓學(xué)生在思考中開頭課程的學(xué)習(xí)〕在前面的課程中，我們已經(jīng)介紹過，建筑鋼材在建筑工程中的應(yīng)用格外廣泛，可用于鋼構(gòu)造的型板、鋼板和用于鋼筋混凝土構(gòu)造的鋼筋、鋼絲等。這節(jié)課的開頭，我們先來看一個(gè)案例。2023112118時(shí)左右，拉脫維亞首都一名為“馬克西姆”54多人受傷。經(jīng)過調(diào)查，這次事故是由桁架連接的問題導(dǎo)致的。有專家認(rèn)為，鋼桁架的受力力量設(shè)計(jì)至少低了兩倍，這是一個(gè)“由無知產(chǎn)生的設(shè)計(jì)缺陷”。從這個(gè)案例我們可以看出，建筑構(gòu)造中，選用鋼材的強(qiáng)度直接影響建筑課的使用性能與安全性能。接下來請(qǐng)大家思考兩個(gè)問題：1.我們用什么指標(biāo)來2.如何測(cè)得這些指標(biāo)？講 授

帶著這兩個(gè)問題，我們進(jìn)入今日的課程——建筑鋼材的拉伸性能?！?.2建筑鋼材的拉伸性能 2分8分時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力的同時(shí)，相應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)變。利用應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線可以反映出2分2 回憶課 相關(guān)

鋼材的主要力學(xué)特征。 3分〔先復(fù)習(xí)回憶相關(guān)學(xué)問，便于學(xué)生理解吸取的內(nèi)容〕 1分為了便于大家更好的理解低碳鋼的拉伸過程我們先來復(fù)習(xí)幾個(gè)相關(guān)概板書念。一是彈性與彈性變形〔材料受到外力作用產(chǎn)生變形，外力撤掉后能完全講解恢復(fù)原來外形和大小〕二是塑性與塑性變形〔材料受到外力作用產(chǎn)生變形，多媒 F不能隨外力撤銷而自行恢復(fù)原狀〕三是應(yīng)力〔應(yīng)力體演

A，其中F表示拉示拉

LLA表示材料垂直于手里方向的截面積，四是應(yīng)變伸曲

1 0，其L0線 中L0表示材料原始長度，L1表示材料變形后的長度。板書一、低碳鋼的拉伸講解〔結(jié)合低碳鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線來講解鋼材的拉伸過程及各階段的特點(diǎn)〕多媒下面我們就以低碳鋼的應(yīng)力—體演了得到低碳鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線，我們首先要制備拉伸樣品。拉伸樣品為棒示狀，中間較細(xì)的局部為工作段，試樣在這一部位發(fā)生變形斷裂，兩端較粗部板書分為夾持段，用于將試樣加持在拉伸機(jī)上。工作段上我們選取肯定的長度作講授為標(biāo)距，標(biāo)距和工作段的直徑有肯定的數(shù)量關(guān)系。接下來我們看看低碳鋼的多媒應(yīng)力—應(yīng)變曲線。體演 圖1低碳鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線示拉 從圖中我們可以看出，低碳鋼的拉伸經(jīng)受了彈性階段O、屈服階段伸各〔A、強(qiáng)化階段B〕和頸縮階段C〕4個(gè)階段。階段 1. 彈性階段〔OA〕板書OA范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。提問彈性階段的特點(diǎn)：施加外力，試樣變形，卸去外力，則試樣恢復(fù)原狀。多媒A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限，p表示，單位為MPa。體演 此階段應(yīng)力和應(yīng)變的比值稱為彈性模量，可以反響鋼材的剛度彈性模量示 越大，鋼材在外力作用下越不易發(fā)生變形。板書 2. 屈服階段〔AB〕講解 鋼材在載荷的作用下，開頭喪失對(duì)變形的抵抗力量，并產(chǎn)生明顯的塑性多媒變形。此階段的特點(diǎn)為：應(yīng)力在很小的范圍內(nèi)變動(dòng)，應(yīng)變則急劇地增長，就體演似乎鋼材對(duì)外力屈服了一樣。示 此階段卸去外力，試樣的變形局部恢復(fù)，可恢復(fù)的為彈性變形，不行恢課堂復(fù)的為塑性變形。練習(xí)從圖中可以看出，屈服階段在應(yīng)力—應(yīng)變圖中表現(xiàn)為鋸齒狀，我們稱之為屈服臺(tái)階，屈服臺(tái)階最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力成為屈服上限〔su，最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服下限〔sl，由于屈服下限穩(wěn)定易測(cè)，規(guī)定屈服下限的應(yīng)力為鋼材的屈服強(qiáng)度，用s表示，單位為MPa。構(gòu)造設(shè)計(jì)中，要求構(gòu)建在彈性變形范圍內(nèi)工作，即使少量的塑性變形也應(yīng)力求避開，所以規(guī)定以鋼材的屈服強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)應(yīng)力的依據(jù)。強(qiáng)化階段〔BC〕進(jìn)一步滑移，鋼材抵抗外力的力量又重提高了，此時(shí)拉伸曲線進(jìn)入強(qiáng)化階段。C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限，代表鋼材在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用b表示，單位為MPa。頸縮階段〔CD〕“頸縮現(xiàn)象”，并最終在頸縮處發(fā)生斷裂。二、高碳鋼〔硬鋼〕的拉伸〔主要講解高碳鋼的條件屈服強(qiáng)度的定義，較簡(jiǎn)潔，以講授為主〕高碳鋼的拉伸過程，無明顯的屈服階段，如圖2所示。前面我們講過，低碳鋼是以屈服強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度，那么高碳鋼是如何選取設(shè)計(jì)強(qiáng)度的呢？2高碳鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線對(duì)于無明顯屈服的高碳鋼，我們通常以條件屈服強(qiáng)度0.2作為硬質(zhì)鋼材0.2%塑性變形〔剩余變形〕時(shí)的應(yīng)力。三、鋼材的拉伸性能指標(biāo)〔拉伸曲線中已經(jīng)介紹過，此處為性能指標(biāo)間的比較與歸納，便于學(xué)生理解記憶〕屈服強(qiáng)度: s

Fs〔構(gòu)造設(shè)計(jì)中鋼材強(qiáng)度取值的依據(jù)〕A0s式中：F——鋼材拉伸時(shí)的屈服載荷，NsA0——鋼材試件的初始橫截面積，mm2抗拉強(qiáng)度: b

Fb〔鋼材所能承受的最大應(yīng)力〕A0b式中：F——鋼材拉伸時(shí)的極限載荷，NbA0——鋼材試件的初始橫截面積，mm2屈強(qiáng)比=/，是屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值。屈強(qiáng)比越小，說明鋼材b s鋼材強(qiáng)度的利用率偏低，不夠合理。一般鋼材的屈強(qiáng)比最好在0.60~0.75之間。 ll伸長率：

1l 0100%001式中：l——原始標(biāo)距長度，mml——斷后標(biāo)距長度，mm01鋼材即使在彈性范圍內(nèi)工作，其內(nèi)部由于原有一些構(gòu)造缺陷和微孔，有可能產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使局部應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度?？隙ǖ乃苄宰冃瘟α?，可以保證應(yīng)力重分布，從而避開構(gòu)造的破壞。但是塑性過大時(shí)，鋼質(zhì)軟，構(gòu)造塑性變形大，也會(huì)影響實(shí)際使用。四、課堂練習(xí)〔回憶課堂學(xué)問，強(qiáng)化學(xué)生記憶〕1、低碳鋼拉伸處于【】時(shí)，其應(yīng)力與應(yīng)變成正比。A.彈性階段 B.屈服階段 C.強(qiáng)化階段 D.頸縮階段2、鋼材的伸長率越大，表示其【】越好。A.抗壓強(qiáng)度 B.塑性 C.硬度 D.抗拉強(qiáng)度3A屈服強(qiáng)度 B.抗壓強(qiáng)度 C.抗拉強(qiáng)度 D.抗折強(qiáng)度講授〔1〕低碳鋼的拉伸：應(yīng)力—應(yīng)變曲線 2分小多媒結(jié)體展現(xiàn)低碳鋼

彈性階段 屈服階段 強(qiáng)化階段 頸縮階段彈性階段：彈性變形，比例極限p屈服階段：彈塑性變形，屈服強(qiáng)度s強(qiáng)化階段：抗拉強(qiáng)度，鋼材在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力b頸縮階段：局部截面快速縮小，并在此處斷裂過程〔2〕高碳鋼的拉伸——使硬鋼產(chǎn)生0.2%〔剩余變形〕時(shí)的應(yīng)力作為其屈服強(qiáng)度?！?〕鋼材的拉伸性能指標(biāo)sA屈服強(qiáng)度: FsAs0抗拉強(qiáng)度:

F b，屈強(qiáng)比=/b A b s0 ll伸長率：

1l 0100%〔塑性指標(biāo)〕0§7.2建筑鋼材的拉伸性能板一、低碳鋼的拉伸書彈性階段：彈性變形，比例極限p屈服階段：彈塑性變形，屈服強(qiáng)度s

——使硬鋼產(chǎn)生0.2%〔剩余變形時(shí)