轴向拉伸与压缩横截面上内力的计算.

《机械设计基础》课程单元教学设计

单元标题：轴向拉伸与压缩横截面

上内力的计算

单元教学学时 2

在整体设计中的位置第9次

授课班级上课地点

教学目标

能力目标知识目标素质目标

1.能辨认工程中常见的基本变

形；

2.能使用截面法求解轴力；

3.能利用直接法求轴力；

4.能绘制杆件的轴力图；

1.认识工程中常见的四

种基本变形；

2.掌握拉伸与压缩变形

的受力和变形特点；

3.理解内力的概念；

4.掌握截面法求内力；

5.掌握直接法求轴力；

6.掌握轴力图；

1、培养学生热爱本专业、爱

学、会学的思想意识。

2、培养学生应用理论知识分

析和解决实际问题的能力；

3、培养学生的团队合作意

识；

4、培养学生仔细、认真、严

谨的工作态度。

能力训

练任务及案例任务：求拉压杆的轴力画轴力图；案例1：截面法求一等直杆轴力

案例2：求作等直杆轴力图

教学材料1、教材

2、使用多媒体辅助教学。

单元教学进度

步骤教学内容教学方法学生活动工具

手段

时间

分配

1复习、导

入复习：静力学受力分析

导入：静力求解不是我们的最终目的，工程

中的构件是否能安全可靠的工作、构件的尺

寸是否合理都是我们需要解决的问题，这节

课我们来分析构件的承载能力。

提问

讲授

讨论

回答

黑板

课件

视频

5

分钟

2设置情景提出问题

工程中杆受力发生拉压变形如图示，画

出杆的轴力图

情景教

问题探究

问题引领

听讲

思考

黑

板、

ppt

5

分钟

3讲授新知提供咨询一.概念

1.强度要求：强度是构件承受外力时抵抗

破坏的能力

2.刚度要求：刚度是构件承受外力时抵抗

变形的能力。

3.稳定性要求：稳定性是构件承受外力时

保持原有平衡状态的能力。

4.构件的承载能力：构件强度、刚度和稳

定性统称为构件的承载能力。

5.内力：当构件受到外力作用而变形

时，其内部各部分材料之间因相对位置发生

改变，从而引起相邻部分材料间因力图恢复

原有形状而产生的相互作用力，称为内力。

二.截面法

用一假想的截面从要求内力处将杆件切开

分成两段，取其中的任意一段为研究对象，

画出其受力图，利用平衡方程，求出内力。

其步骤可归结为下列四步：切、取、代、平

三、杆件的基本变形：

1.轴向拉伸和压缩

讲授法

启发式

问题探究

讨论法

分数

激励

听讲

讨论

回答

黑

板、

ppt

10

分钟

3讲授新知提供咨询2.剪切

3.扭转

4.弯曲

四.拉伸与压缩的受力与变形特点

1.受力特点：杆件受到的力（或合力）

与其轴线重合。

２.变形特点：杆件受到的力（或合力）

与其轴线重合时，发生的伸长或缩短变形。

五.截面法求轴力

1.轴力：与杆件的轴线重合的内力（用

F N或N表示）

2.截面法：

用一假想的截面从要求内力处将杆件

切开分成两段，取其中的任意一段为研究对

象，画出其受力图，利用平衡方程，求出内

力。

其步骤可归结为下列四步：切、取、代、平

如图(a)所示，用截面1-1假想地将杆件切

开，取左(右)段为研究对象，受力图如图(b)

（c）

由∑X=0 得 N-P=0 所以 N=P

讲授法

启发式

问题探究

讨论法

分数

激励

听讲

讨论

回答

黑

板、

ppt

10

分钟

3讲授新知提供咨询3.轴力的正负：轴力指向离开截面（拉力）

为正；轴力指向指向截面（压力）为负。

4.轴力图：将杆件的轴力随截面位置变

化的关系用一个图形来表示。

5.例题：

解：（1）求1-1截面上的轴力为了

显示1-1 截面上的轴力，并使轴力成为作用

于研究对象上的外力，假想沿1-1截面将等

直杆分为两部分，取其任一部分为研究对象。

现取左段为研究对象，其受力图如图（b）所

示。列平衡方程

x

F=

∑,

11

N F

-=解得

11

10kN

N F

==

（2）求2-2截面的轴力取2-2 截面

左段为研究对象，并画其受力图，如图5-3

（c）所示。由平衡方程

x

F=

∑，

212

N F F

--=

解得21235kN

N F F

=+=

（3）求3-3截面的轴力取3-3 截面

左段为研究对象，并画其受力图，如图5-3

（d）所示。由平衡方程

x

F=

∑，

3123

N F F F

--+=

解得312320kN

N F F F

=+-=-

任一截面上的轴力的数值等于该截面一侧

所有轴向外力的代数和，当外力的方向与该

截面正的轴力方向相反时取正，反之取负。

即

N F

=∑这就是计算轴力的直接法。

讲授法

启发式

问题探究

讨论法

分数

激励

听讲

讨论

回答

黑

板、

ppt

10

分钟