課題一二 拉伸與壓縮剪切與擠壓

本文格式為Word版，下載可任意編輯——課題一二拉伸與壓縮剪切與擠壓課時(shí)授課計(jì)劃

授課日期班別題目2023.11.2251511011課題一拉伸與壓縮課題二剪切與擠壓目的要求?了解拉伸與壓縮等基本概念?把握剪切與擠壓的概念?把握內(nèi)力與應(yīng)力等概念?把握強(qiáng)度的計(jì)算與校核方法重點(diǎn)拉伸與壓縮、剪切與擠壓的概念、強(qiáng)度的計(jì)算與校核方法難點(diǎn)強(qiáng)度的計(jì)算與校核方法教具課本教學(xué)方法講授課題一拉伸與壓縮報(bào)書設(shè)計(jì)一、拉伸與壓縮二、內(nèi)力與應(yīng)力三、許用應(yīng)力和安全系數(shù)四、桿件的拉壓強(qiáng)度條件課題二剪切與擠壓一、剪切與擠壓二、剪切應(yīng)力的計(jì)算三、擠壓應(yīng)力的計(jì)算1

教學(xué)過(guò)程：復(fù)習(xí)：1、靜力學(xué)的相關(guān)知識(shí)。新課：課題一拉伸與壓縮一、拉伸與壓縮1、拉伸如下圖,桿件受到大小相等、方向相反，且作用線沿軸心線方向并背離端面的一對(duì)力作用時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生沿軸線伸長(zhǎng)、沿徑向縮短的變形，如下圖的虛線，這種變形為拉伸。桿件受到的這樣的作用力稱為拉力。2、壓縮當(dāng)作用在桿件兩端的外力大小相等、方向相反、作用線沿軸心線方向并指向端面時(shí)，該桿件所受力稱為壓力；桿件在壓力的作用下，產(chǎn)生的變形為沿軸線縮短，沿徑向伸長(zhǎng),如圖中的虛線所示，這種變形稱為壓縮。二、內(nèi)力與應(yīng)力1、內(nèi)力、軸力與軸力圖（1）內(nèi)力構(gòu)件的材料是有大量質(zhì)點(diǎn)組成的。構(gòu)件不受外力作用時(shí)，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間保持一定的相互作用力，使構(gòu)件具有固體形狀。當(dāng)構(gòu)件受外力作用產(chǎn)生變形時(shí)，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間相互位置改變，原有內(nèi)力也發(fā)生變化。這種由外力作用而引起的受力構(gòu)件內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間相互作用力的改變量成為附加內(nèi)力，簡(jiǎn)稱內(nèi)力。實(shí)踐證明，對(duì)于特定的材料，內(nèi)力的增加有一定的限度，超過(guò)了這個(gè)限度，桿件就會(huì)被拉斷而破壞。2

（2）截面法1）截面法如左圖所示的構(gòu)件，在桿端沿桿的軸線作用著大小相等、方向相反的兩個(gè)力F，桿件處于平衡狀態(tài)，求m—m斷面上的內(nèi)力。（1）為顯示內(nèi)力，用一假想截面將構(gòu)件在m—m斷面處切開，將構(gòu)件分為A段和B段。任意保存一段（如A段）為研究對(duì)象，棄去另一段（如B段）。（2）在保存段A的m—m截面上，各處作用著內(nèi)力，設(shè)這些內(nèi)力的合力為N，它是棄去部分B對(duì)保存部分A的作用力。（3）由于整個(gè)桿件原來(lái)處于平衡狀態(tài)，所以截開后的任意一部分仍應(yīng)保持平衡，故可對(duì)保存部分A建立平衡方程。F?0?x，N?F?0故N?F(a)N即是截面m—m上的內(nèi)力。由作用和反作用公理可知，若保存B段研究，也可得出同樣的結(jié)果。式(a)稱為內(nèi)力方程，它反映了截面上的內(nèi)力N與該截面一側(cè)外力間的關(guān)系。上述利用假想截面將桿件切開，以顯示并計(jì)算內(nèi)力的方法，稱為截面法。在其他基本變形中，內(nèi)力也都用此方法求得。2）截面法求內(nèi)力的步驟可歸納為:（1）截開:在欲求內(nèi)力截面處,用一假想截面將構(gòu)件一分為二。（2）代替:棄去任一部分,并將棄去部分對(duì)保存部分的作用以相應(yīng)內(nèi)力代替(即顯示內(nèi)力)。然后畫出作用于留下部分的受力圖。（3）平衡:根據(jù)保存部分的平衡條件（N=F）,確定截面內(nèi)力的大小和方向。軸若取右側(cè)為研究對(duì)象，則在截開面上的軸力與部分左側(cè)上的軸力數(shù)值相等而指向相反。注意：桿件受到的外力多于兩個(gè)的狀況下，需要先根據(jù)外力的作用點(diǎn)將桿件進(jìn)行分段后再計(jì)算軸力。3

（3）軸力受軸向拉壓桿件，由于外力的作用與桿件的軸線重合，根據(jù)連續(xù)性假設(shè)由此而產(chǎn)生的內(nèi)力也是連續(xù)分布在截面上的，分布內(nèi)力的合力的作用線也必然與桿的軸線重合，這種內(nèi)力也稱為軸力。常用字母N表示。尋常規(guī)定拉伸時(shí)軸力取正號(hào)（即軸力的箭頭背離截面），壓縮時(shí)軸力取負(fù)號(hào)（即軸力的箭頭指向截面）。計(jì)算軸力時(shí)可設(shè)軸力為正，這樣求出的軸力正負(fù)號(hào)與變形保持一致。檔桿件同時(shí)受到多個(gè)軸向外力作用時(shí)，桿件內(nèi)不同的橫截面處有不同的軸力。為了明白地說(shuō)明桿內(nèi)軸力隨截面位置的改變而變化的狀況，引用軸力圖。軸力圖的繪制方法：用平行于桿軸線的坐標(biāo)軸x表示桿件橫截面的位置，以垂直于桿軸線的坐標(biāo)軸FN表示相應(yīng)截面上的軸力的大小，正的軸力畫在x軸上方,負(fù)的軸力畫在x軸下方。這種表示軸力沿桿件軸線變化的規(guī)律的圖形，稱為軸力圖。在軸力圖上，除應(yīng)標(biāo)明軸力的大小、單位外，還應(yīng)標(biāo)明軸力的正負(fù)號(hào)。繪制軸力圖的本卷須知：1）軸力圖的橫坐標(biāo)要與桿件長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)；2）軸力圖的縱坐標(biāo)大小要成比例；3）軸力圖的縱坐標(biāo)要標(biāo)明數(shù)值大小及正負(fù)；4）軸力圖是一條連續(xù)的圖線，不能休止，在集中力作用處，軸力圖有突變，突變的大小等于集中力的大??；5）在軸力圖上要畫出陰影線。軸力圖的意義①直觀反映軸力與截面位置變化關(guān)系；②確定出最大軸力的數(shù)值及其所在位置，即確定危險(xiǎn)截面位置，為強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)。2、橫截面上的應(yīng)力兩根材料一致而粗細(xì)不同的桿件，承受著一致的軸向拉力，兩桿的內(nèi)力大小是一致的。但是隨著拉力的增加，細(xì)桿將首先被拉斷，這說(shuō)明只知道內(nèi)力大小還不能判斷桿件是否會(huì)因強(qiáng)度不足而破壞，還必需知道內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度（集度）。細(xì)桿被拉斷，是由于內(nèi)力在較小面積上分布密集度大。

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應(yīng)力：內(nèi)力在單位面積上的分布集度。它反應(yīng)了內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度。尋常應(yīng)力與截面既不垂直也不相切，將它分解成垂直于截面的分量和相切于截面的分量，垂直于截面的應(yīng)力分量稱為正應(yīng)力或法向應(yīng)力，用σ表示；相切于截面的應(yīng)力分量稱為剪應(yīng)力或切向應(yīng)力，用τ表示。應(yīng)力的單位是：Pa（帕斯卡）、kPa（千帕）、MPa（兆帕）、GPa（吉帕）1Pa=1N/m2、1kPa=103Pa、1MPa=1N/mm2=106Pa、1GPa=109Pa工程上常用MPa作為應(yīng)力的單位，1MPa=1N/mm2。三、許用應(yīng)力和安全系數(shù)1、極限應(yīng)力?o當(dāng)塑性材料達(dá)到屈服極限時(shí)，有較大的塑性變形；當(dāng)脆性材料達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，會(huì)引起斷裂。構(gòu)件工作時(shí)，這兩種狀況是不允許發(fā)生的。我們把構(gòu)件發(fā)生顯著變形或斷裂時(shí)的最大應(yīng)力，稱為極限應(yīng)力，用?o表示。對(duì)塑性材料以屈服極限為極限應(yīng)力：對(duì)脆性材料以強(qiáng)度極限為極限應(yīng)力：2、工作應(yīng)力公式σ=FN/A為軸向拉壓桿在載荷作用下的實(shí)際應(yīng)力，稱為工作應(yīng)力。要使構(gòu)件工作時(shí)不失效，必需滿足：σ≤?o3、安全系數(shù)及許用應(yīng)力為了保證構(gòu)件安全、正常工作，僅把工作應(yīng)力限制在極限應(yīng)力以內(nèi)是不夠的。因?qū)嶋H構(gòu)件的工作條件受大量外界因素及材料本身性質(zhì)的影響，故必需把工作應(yīng)力限制在更小的范圍，以保證有必要的強(qiáng)度儲(chǔ)存。為保證桿件能夠安全正常工作，工程中規(guī)定了材料容許使用的最大正應(yīng)力值，稱為許用應(yīng)力，用[?]表示。式中：[?]——材料的許用應(yīng)力；?o——材料的極限應(yīng)力：