轴向拉伸与压缩的应力及强度计算条件.

《机械设计基础》课程单元教学设计

单元标题：轴向拉伸与压缩的应力

及强度计算条件

单元教学学时 2

在整体设计中的位置第10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.能求轴向拉伸与压缩横截面

上应力；

2.能利用胡克定律求变形。

3.能利用强度计算条件解决三

类问题

1.理解应力的概念；

2.掌握拉压杆正应力计

算；

3.理解应变的概念；

4.掌握胡克定律的第一

第二表达式；

5.掌握强度计算条件

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1：计算拉压杆的应力；任务2：计算拉压杆的变形;

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：拉压杆的受力变形特点、截面法求轴

力直接法求轴力

导入：在求轴力时，我们已经知道轴力的大

小不能代表一个杆件的受力强弱，那谁能代

表呢？

提问

讲授

讨论

回答

黑板

课件

视频

5

分钟

2提出任务如图(a)所示的三角形托架，P=75kN，AB杆

为圆形截面钢杆，其[σ1]=160MPa；BC杆为

正方形截面木杆，其[σ2]=10MPa，试确定

AB杆的直径d和BC杆的边长a。

情景教

问题探究

问题引领

听讲

思考

黑

板、

ppt

5

分钟

一.应力

应力：内力在截面上某点处的分布集

度，称为该点的应力。

在拉（压）杆横截面上，与轴力N相对

应的是正应力，一般用σ表示。

N

A

σ=

案例应用1：

一变截面圆钢杆ABCD如图5-6（a）所

示，已知F1=20kN，F2=35kN，F3=35kN，

d1=12mm，d2=16mm，d3=24mm。试求：

（1）各截面上的轴力，并作轴力图。

（2）杆的最大正应力。

15分

钟

3讲授新知二.拉压杆的变形

纵向伸长量1

l l l

∆=-

纵向线应变

l

l

ε

∆

=

胡克定律（1）

Nl

l

EA

∆=

（2）E

σε

=

横向变形为1

b b b

∆=-

横向线应变为

b

b

ε

∆

'=

当正应力不超过材料的比例极限时，横

向线应变ε'与纵向线应变ε成正比，但符号

相反，即

εμε

'=-

μ为杆的横向线应变与纵向线应变代

数值之比，称为泊松比或横向变形系数

一.极限应力许用应力安全因数

1.极限应力（σu）：材料失效时的应力。

塑性材料的极限应力是屈服极限（σs）；

脆性材料的极限应力是强度极限（σb）。

2.许用应力[σ]：保证构件安全工作，材

料许可承担的最大应力。

其中：n---安全系数

3.安全因数：为保证构件具有一定安全贮

备而选取的一个大于1的系数。

4.选取安全系数时应考虑：计算精度、材

质、工作环境、构件的重要性、其它意外因

素

5.对塑性材料一般取：n=1.3～2.0 对

脆性材料一般取：n=2.0～3.5

二.拉压杆的强度条件

1、强度条件：

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

20分

钟

其中：[σ]---许用正应力

三.强度计算

1.强度校核

校核

是否成立

2.截面设计

3.确定许可荷载20分钟

4任务分析

分析杆的受力，制定解题方案——利用

平面汇交力系的平衡条件，先求未知力，然

后利用强度计算条件设计出尺寸。

启发、诱

导

讨论 5

分钟

5任务实施

小组讨论、确定实施步骤，个体完成

计算。请部分同学到黑板上完成。

启发、诱

导、个别

指导

操作

黑板

纸本

10

分钟

6点评1.知识的掌握情况；

2.方案实施的情况；

引导、归

纳

展示、汇

报、听讲

听讲

记录

5

分钟

7效果评价

对整个单元的知识学习与实际操练的

各个环节进行评价，填写过程考核评价表

教师评价

学生评价

总结归纳

记录

评价

3

分钟

8布置作业课后习题、预习

2

分钟

课后体会