拉伸和压缩电子课程教案

第3章杆件的基本变形

§3-1拉伸和压缩

【课题名称】

拉伸和压缩

【教材版本】

李世维主编．中等职业教育国家规划教材—机械基础（机械类）．第2版．北京：高等教育出版社

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解内力、拉压概念，理解截面法求内力；

2、理解拉压材料的力学性质。掌握拉压强度、变形计算。

二、能力目标

通过做低碳钢拉压时的力学性质实验，培养动手能力。

三、素质目标

1、理解截面法求内力；它是求内力的基本方法，贯穿于材料力学始终。

2、理解拉压材料的力学性质，培养实践能力。

四、教学要求

1、了解拉压、内力概念，理解截面法求内力。理解拉压材料的力学性质。

2、掌握拉压强度、变形计算，并能解决工程实际问题。

【教学重点】

1、 拉压、内力概念，截面法求内力；

2、 拉压强度、变形计算。 【难点分析】

材料拉压时的力学性能。 【教学方法】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。 【教学资源】

1．机械基础网络课程．北京：高等教育出版社，2006

2．吴联兴主编．机械基础练习册．北京：高等教育出版社，2006 【教学安排】

2学时（90分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问，最后进行归纳。 【教学过程】

★ 复习旧课（5 分钟） 平面任意力系的平衡

★ 导入新课

作用于构件上的外力形式不同，构件产生的变形也不同。把构件

000

x y o F F M ∑=∑=∑=

的变形简化为四种基本变形。拉压、剪切、扭转、弯曲。 ★ 新课教学（80分钟） 第3章 杆件的基本变形 § 3-1 拉伸和压缩 一、内力与截面法

1、内力概念

内力是由外力引起的构件内部一部分对另一部分的作用称为内力。 拉压杆的内力沿轴向称轴力。

2、截面法求内力 过程：切、取、代、平。

❖ 讨论：

关于轴力( )

A 、是杆件轴线上的荷载

B 、是杆件截面上的内力

C 、与杆件的截面面积有关

D 、与杆件的材料有关 二、轴向拉压的概念 （演示工程实例引出概念）

0N P -=0

x F ∑=N P

=

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。这种变形称为拉伸或压缩。

❖ 要点：

(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。

❖ 讨论：

判断下列三个构件在1-2段内是否单纯属于拉伸与压缩？

三、拉、压时的应力 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 ） 四、轴向拉压时的变形

N

A

σ=

绝对变形l ∆为

纵向线应变

l

l ∆=

ε 这两个关系式称为虎克定律。 式中 E---材料的弹性模量，MPa 。

❖ 讨论：

图示阶梯杆总变形为（）

（A ）0 （B ） (C) (D)

五、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，也称机械性质。 1、低碳钢拉伸时的力学性能 比例极限p σ

NL l EA

∆=

E σε

=EA Fl 2EA Fl EA Fl

23

弹性极限

σ

e

屈服极限

σ

s

强度极限

σ

b

弹性模量E

泊松比μ

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%5>δ

脆性材料%5<δ

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

脆性材料的压缩强度

远大于拉伸强度

❖ 讨论：

用这三种材料制成同尺寸拉杆，请回答如下问题：

哪种强度最好？ 哪种刚度最好？ 哪种塑性最好？

六、拉伸与压缩时的强度校核 1、许用应力 塑性材料 []n

s

σσ=

脆性材料 []n

b

σσ=

2、强度校核

（1）、校核强度 []σσ<=

A

N max

max

三种材料的应

力

应变曲线如图，

ε

[]max

max N A

σσ=

<

（2）、设计截面 []

σmax

N A >

（3）、确定许可载荷[]σA N

课内练习：练习册（先练习后总结） ★ 小结 ⏹ 拉压概念；

⏹ 拉压内力、应力、强度计算； ⏹ 拉压变形、虎克定律。 ★ 作业 练习册P