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。

（二）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：

①截：在需求内力的截面处，沿该截面假想地把构件切开。 ②取：选取其中一部分为研究对象。

③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。 ④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。

拉杆

G

F

F

x F ∑=

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——F N (轴力)

①截，用假象平面在1-1处把杆截开；

②取，取左半部为研究对象，画出受力图；

③代，用内力“FN”代替右半部对研究对象的作用；

④平，因研究对象处于平衡状态，可列平衡方程：

∑F X=0, F N-F=0, F N=F。

（2）轴力的符号规定：0

N P -= N P

=

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 ①弹性阶段：比例极限

弹性极限、

NL l EA

∆=

E σε

=

弹性模量

②屈服阶段：屈服极限

③强化阶段；

④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，钢丝绳会不会拉断？

解:N=3000N

A=0.725cm2=0.725×10-4m2

[]N

A

σ

σ=

≤[]max

max N A

σσ=

≤[]

max

N A σ≥

[]max max

N

A

σσ=≤N A

σ=