化工设备机械基础教案

化工设备机械基础教案

授课对象：非机类本科生

教学时数：48学时

使用教材：《化工设备机械基础》董大勤主编化学工业出版社参考教材：1、《材料力学》学习指导书陈乃立、陈倩主编

2、《材料力学》(面向21世纪) 范钦珊主编

3、《材料力学》单祖辉主编

4、《Mechanics of Meterials》Ferdlinand P.Beer 等主编

第一篇力学基础

第一章刚体的受力分析及其平衡规律

一、教学目的

明确工程力学的研究对象、内容及方法，了解力、刚体、平衡、力偶和力偶矩等概念，掌握静力学公理，在掌握不同约束的约束反力基础上，对物体进行受力分析并画出其受力图；掌握平面任意力系向一点简化的方法，会应用解析法求主矢和主矩，熟知平面任意力系简化的结果。能熟练地计算在平面任意力系作用下物体和物体系统的平衡问题。

二、教学内容（7学时）

1、绪论

2、力的概念及性质

3、刚体的受力分析

4、平面汇交力系的简化与平衡

5、力矩、力偶、力的平移定理

6、平面一般力系的简化与平衡

7、静力学问题求解方法小结

三、教学重点

1、静力学公理

2、刚体的受力分析

3、力偶及力的平移定理

4、平面一般力系的简化及平衡规律

四、教学难点

1、约束及约束反力，刚体的受力分析

2、力的平移定理

五、教学方式

利用多媒体教学工具，采用启发式教学方法，以工程问题为切入点，引导学生的思路。

六、本章习题：5, 7, 9, 12，19，21

第二、三章金属的力学性能、轴向拉伸与压缩及剪切实用计算一、教学目标

正确理解、熟练掌握轴向拉压的内力和应力计算、胡克定律、强度条件，掌握强度分析的思路。掌握拉压时材料的力学性能，弄清材料力学解决问题的思路和方法。

二、教学主要内容（5 学时）

○1内力、截面法和应力的概念

○2变形与应变

○3轴向拉伸和压缩的受力特点和变形特点。

○4轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力。

○5直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力。

○6材料拉伸、压缩时的力学性能。

○7轴向拉压时的变形。

○8轴向拉压的强度计算。

○9拉压静不定问题。

⑩应力集中的概念。

11剪切和挤压的实用计算。

三、教学重点（难点）

○1轴力和轴力图，轴力的符号规则

○2分析轴向拉压横截面上应力的思路

○3轴向拉压强度分析，危险截面的概念，失效的概念

○4静不定的概念，变形比较法求静不定的步骤

○5剪切面和挤压面的判断

四、教学方式

采用启发式教学和问题式教学法结合，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题，激发学生的学习热情。

五、课堂互动设计

提问：使用截面法时，在没有将杆件截开以前，能否将作用在杆件上的外力沿作用线移动，或将其合成？为什么？

提问：如图所示的截面1-1，用两种方法计算出1-1横截面上的轴力，按轴力的符号规定判断1-1截面上的轴力的正负。

材料机械性能上讨论课，由学生自学后，讨论回答下列问题

1、何谓材料的机械性能？

2、何谓材料的比例极限和弹性极限？二者有何不同？

3、请说明弹性模量E的物理意义和几何意义？

4、何谓材料的屈服现象、材料的屈服极限和强度极限？

5、何谓材料的强化现象？请在应力应变曲线上表示之，并说明其工程意义。

？在应力应变曲线上表示之。

6、何谓材料的

2.0

7、何谓材料的延伸率和断面收缩率？其表明了材料的什么特性？

8、试比较低碳钢和铸铁的在拉压时的机械性能。

9、试比较铸铁在拉压时的机械性能。

六、本章习题：2.4, 2.5, 2.7, 2.9, 3.3, 3.5

第四章直梁的弯曲

一、教学目标

能正确、熟练画出剪力图和弯矩图。通过推导纯弯曲时梁横截面上的正应力，让学生掌握求解应力在截面上分布问题的思路及方法。正确掌握正应力和剪应力的计算公式，熟练掌握弯曲强度计算。

二、教学主要内容 (6学时)

1、平面弯曲的概念，梁的计算简图。

2、剪力和弯矩，剪力方程和弯矩方程，剪力图和弯矩图。

3、纯弯曲时的正应力

4、横力弯曲时的正应力

5、正应力强度条件

6、提高弯曲强度的措施

三、教学重点

1、剪力和弯矩，剪力和弯矩的符号规则。

2、两种方法画剪力图和弯矩图，举例说明。

3、纯弯曲梁横截面上正应力公式的分析推导。（重点）

4、横力弯曲最大拉应力和最大压应力的计算。

5、弯曲的强度计算。（难点）

6、提高弯曲强度的措施（讨论课）

四、教学方式

利用多媒体教学工具，采用启发式教学方法，以工程问题为切入点，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题，达到课堂互动。

五、课堂互动设计

提问：材料力学中内力的正负规定与理论力学中力及力矩的正负规定有何区别？

提问：弯矩、剪力和分布载荷三者之间的微分关系是如何建立的？其物理意义

和几何意义是什么？建立微分关系时分布载荷集度与坐标轴的取向有什么

联系？

提问：变形几何方程是基于什么得到的？

提问：写出横截面上平行空间力系（微内力）的静力等效关系

提问：利用静力等效关系能解决什么问题？能得到什么结果？

提问：纯弯曲与横力弯曲的差别

六、本章习题：5、7、8

第五章圆轴的扭转

一、教学目标

掌握求解应力在截面上分布问题的思路及方法。正确理解，熟练掌握扭转剪应力、扭转变形的计算方法，剪切胡克定律和剪应力互等定理，扭转强度和扭转刚度计算。

二、教学内容（4学时）

1、外力偶矩的计算，扭矩、扭矩图，纯剪切。

2、圆轴扭转时的应力和变形，扭转的强度条件和刚度条件。。

3、扭转的强度计算和刚度计算。

4、圆柱形密圈弹簧的应力和变形。

5、扭转静不定问题，非圆截面杆扭转。

三、教学重点（难点）

1、扭矩和扭矩图,扭矩的符号规则。

2、剪应力互等定理。

3、圆轴扭转横截面上应力分析。

4、扭转的强度计算和刚度计算。

四、教学方式