机械基础教案——拉压

机械基础教案第3章 杆件的基本变形 安庆市第一职教中心 胡绪林教材分析 上一章已学习杆件的静力分析，本章学习的是材料力学部分，要求学生掌握基本变形类型，受力特点，变形特点；能求内力，并能进行强度校核。重点是第一章节:拉伸与压缩。学情分析本课程的教学对象是2011级机电对口高考班，复习课，但是高一时因学时等原因，本章未学。对中职学生来说本章是难点中的难点，所以根据考纲要求，适当降低难度，很有必要。学习目标（一）知识目标：1、理解杆件的基本变形类型；2、理解内力的概念；3、掌握内力的分析方法；4、掌握材料受力变形特点；5、掌握拉压时材料的力学性质；6、掌握材料的强度条件。（二）能力目标：1、学会利用公式分析说明问题；3、学会理论联系实际，在生活中寻找机械模型。（三）情感目标：1、通过学习，培养学生叙述表达、创新思维能力。2、倡导学生主动参与，乐于探索，敢于质疑，培养学生观察搜集处理信息、获取新知识的能力。培养学生类比思维，理论联系实际能力3、教师合理评价，鼓励为主，以“育人为本”。让学生体会学习的乐趣，感受成功的喜悦，激发更大的专业学习兴趣。教学设计3-1 拉伸与压缩教学重点和难点 1、求内力的方法； 2、虎克定律。教学课时 6课时教学方法 多媒体教学 引导法 归纳法 理论与生活中模型联系法教学设计 (一)新课引入回顾上章的基础内容，从理想模型刚体引出变形。（2） 请2-3个同学分析生活中，工程中变形实例，归纳出杆件的基本变形。（二）新课讲解在静力学部分，研究物体所受外力时，把物体当做不变形的刚体，而实际上真正的刚体并不从在，一般物体在外力的作用下，其几何形状和尺寸均要发生变法。杆件基本变形有四种：1、 轴向拉压变形；2、 剪切变形；3、 扭转变形；4、 弯曲变形。3-1 拉伸与压缩例：思考悬臂吊车中拉杆的受力情况及其变形特点。一、内力与截面法1内力的概念杆件在外力作用下产生变形，其内部相互间的作用力称为内力。这种内力将随外力增加而增大。当内力增大到一定限度时，杆件就会发生破坏。内力是与构件的强度密切相关的，拉压杆上的内力又称为轴力 2截面法将受外力作用的杆件假想地切开，用以显示内力的大小，并以平衡条件确定其合力的方法，称为截面法。它是分析杆件内力的唯一方法。具体求法如下：截：在需求内力的截面处，沿该截面假想地把构件切开。取：选取其中一部分为研究对象。代：将弃去部分对研究对象的作用，以截面上的未知内力来代替。平：根据研究对象的平衡条件，建立平衡方程，以确定未知内力的大小和方向。二、拉伸与压缩1拉压概念受力特点：沿轴向作用一对等值、反向的拉力或压力。变形特点：杆件沿轴向伸长或缩短。这种变形称为轴向拉伸或压缩。注意： （1） 外力的作用线必须与轴线重合。（2）压缩指杆件未压弯的情况，不涉及稳定性问题。2拉压时的内力轴力(1) 轴向拉压杆的内力：轴力的大小：（截面法确定）外力F 内力FN (轴力)截，用假象平面在1-1处把杆截开；取，取左半部为研究对象，画出受力图；代，用内力“FN”代替右半部对研究对象的作用；平，因研究对象处于平衡状态，可列平衡方程： FX=0, FN-F=0, FN=F。（2）轴力的符号规定：拉伸-拉力，其轴力为正值。方向背离所在截面。压缩-压力，其轴力为负值。方向指向所在截面 (4)注意的问题 A、在截开面上设正的内力方向。 B、采用截面法之前，不能将外力简化、平移。3轴向拉压时的变形绝对变形为：纵向线应变：式中 E-材料的弹性模量，。这两个关系式称为虎克定律。4拉伸（压缩）时材料的力学性质材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性称材料的力学性能。（1）低碳钢拉伸时的力学性能弹性阶段：比例极限 弹性极限、弹性模量屈服阶段：屈服极限 强化阶段；局部变形阶段：强度极限 （2）铸铁的拉伸性能特点： 无屈服过程无塑性变形无塑性指标分类：塑性材料脆性材料 （3）材料在压缩时的力学性能 塑性材料的压缩强度与拉伸强度相当脆性材料的压缩强度远大于拉伸强度5拉伸与压缩时的强度校核（1）许用应力 塑性材料 脆性材料 式中n安全系数。（2）强度条件： 校核强度： 设计截面：确定许可载荷： 三、应力1、杆件受力的强弱程度，不仅与内力大小有关，还与杆件的截面积大小有关，因此工程上常用单位面积上内力的大小来衡量构件受力的强弱程度 .（1）应力概念：单位截面面积上的内力称为应力。拉压杆横截面任一点均产生正应力。（2）应力计算：拉压杆横截面上正应力是均匀分布的。 规定：拉应力为正；压应力为负。单位：帕（Pa）或兆帕（MPa）2、许用应力:为了保证拉（压）构件使用安全，必须使其最大应力不超过材料在拉伸（压缩）时的许用应力，即例:有一根钢丝绳，其横截面面积为0.725cm2，受到3000N的拉力，其钢丝绳的许用应力为50MPa，试求钢丝绳的应力是多少，钢丝绳会不会拉