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《4軸向拉伸和壓縮桿件的內(nèi)力分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、教案首頁授課日期：2010年10月12日授課班級：10251-10252課題課題4軸向拉伸和壓縮桿件的內(nèi)力分析目的及要求1.通過工程實例掌握四種基本變形形式的概念；2.能用截面法計算軸力；3.正確繪制軸力圖。重點難點重點：截面法計算軸力；軸力圖的作法。難點：考慮重力時軸力圖的繪制課型及學時課型：新授課學時：2學時教學方法講授法教學后記軸向拉伸和壓縮的定義比較好理解，軸力的引入也比較容易，同學們對軸力圖的作法掌握較好，興趣也較高，但是要注意重力的影響，加強練習。教學內(nèi)容：課題4軸向拉伸和壓縮桿件的內(nèi)力分析一、
2、基本變形的概念1.軸向拉壓的概念外力特點：外力的合力作用線與桿的軸線重合變形特點：桿的變形主要是軸向的伸縮，伴隨著橫向縮擴。軸向拉伸：桿的變形是軸向伸長，橫向縮小。軸向壓縮：桿的變形是軸向縮短，橫向變粗。力學模型圖：軸向拉伸，對應的力稱為拉力。軸向壓縮，對應的力稱為壓力。2.剪切的概念受力特點：桿件受到垂直桿件方向的一組等值、反向、作用線相聚極近的平行力作用。變形特點：二力間的橫截面產(chǎn)生相對錯動。在構件連接處起連接作用的部件，稱為連接件。例如螺栓、鉚釘、鍵等。起著傳遞荷載的作用。3.扭轉的概念受力特點：外力
3、是一平衡力偶系，作用在垂直于桿軸線的平面內(nèi)。變形特點：相鄰橫截面繞桿軸產(chǎn)生相對旋轉變形。以扭轉變形為主要變形的圓桿稱為軸。機器中的傳動軸、鋼絲絞、水輪發(fā)電機的主軸。4.平面彎曲的概念1）彎曲的概念：當桿件受到垂直與軸線的外力（橫向力或力偶）作用時，桿的軸線由原來的直線變成了曲線。受力特點：外力垂直桿的軸線。彎曲變形特點：桿軸線由直線變成曲線。凡是以彎曲為主要變形的桿件通常稱為梁。縱向對稱面：對稱軸y與梁的軸線構成的面。平面彎曲：若作用在梁的外力都位于縱向對稱面內(nèi)，且力的作用線垂直與梁的軸線，則梁變形后的軸線
4、將是平面曲線，并仍位于縱向對稱面內(nèi)。2）梁的計算簡圖（1）荷載的簡化；（2）支座的簡化；（3）靜定梁的基本形式單跨靜定梁有3種基本形式，如圖所示：①懸臂梁；②簡支梁；③外伸梁（a）懸臂梁（b）簡支梁（c）外伸梁二、截面法截面法求內(nèi)力的步驟可歸納為：(1)截開：在欲求內(nèi)力截面處，用一假想截面將構件一分為二。(2)代替：棄去任一部分，并將棄去部分對保留部分的作用以相應內(nèi)力代替(即顯示內(nèi)力)。(3)平衡：根據(jù)保留部分的平衡條件，確定截面內(nèi)力值。三、軸力的計算軸向拉伸：當桿件兩端受到背離桿件的軸向外力作用時，產(chǎn)生沿
5、軸線方向的伸長變形。桿件稱為拉桿，所受外力為拉力。軸向壓縮：當桿件兩端受到指向桿件的軸向外力作用時，產(chǎn)生沿軸線方向的縮短變形。這種變形稱為桿件稱為壓桿，所受外力為壓力。2．截面法：(1)截開：假想用m—m截面將桿件分為I、Ⅱ兩部分，并取I為研究對象。(2)代替：將Ⅱ部分對I部分的作用以截面上的分布內(nèi)力代替。由于桿件平衡，所取I部分也應保持平衡，故m—m截面上與軸向外力F平衡的內(nèi)力的合力也是軸向力，這種內(nèi)力稱為軸力，記為FN。(3)平衡：根據(jù)共線力系的平衡條件：ΣFx=0FN?F=0求得F=FN規(guī)定軸力符號為
6、：軸力為拉力時，F(xiàn)N取正值；反之，軸力為壓力時，F(xiàn)N取負值。即軸力“拉為正，壓為負”。3．軸力圖——FN（x）的圖象表示。作用：①反映出軸力與截面位置變化關系，較直觀。②確定出最大軸力的數(shù)值及其所在橫截面的位置，即確定危險截面位置，為強度計算提供依據(jù)。做法：①建立坐標FNOx，x∥軸線且等長，表示橫截面位置。FN⊥x，表示對應截面軸力的大小。②選比例尺，畫出圖形——軸力圖。當桿件水平時，正的FN畫在x軸上方，負的FN畫在x軸下方，畫垂直于x軸的影線表示。③在圖形上注明數(shù)值、單位、正負、圖名。[例1]求圖(a
7、)所表示桿的軸力并畫軸力圖。（1）計算各段軸力CD段：FN1=10KN（拉力）BC段：FN2=10?20=?10KN（壓力）AB段：FN3=10?20?10=?20KN（壓力）（2）畫軸力圖桿的軸力圖如圖所示。由該圖可見，最大軸力為︱FN︱max=20KN軸力圖的特點：突變值=集中載荷軸力(圖)的簡便求法：自左向右:遇到向左的F，軸力FN增量為正；遇到向右的F，軸力FN增量為負。[例2]如圖（a）所示的桿，除A端和D端各有一集中力作用外，在BC段作用有沿桿長均勻分布的軸向外力，集度為2kN/m。作桿的軸力圖
8、。解：用截面法不難求出AB段和CD段桿的軸力分別為3kN（拉力）和lkN（壓力）。BC段桿的軸力，由平衡方程，可求得x截面的軸力為FN（x）=3?2x在BC段內(nèi)，F(xiàn)N（x）沿桿長線性變化，當x=0，F(xiàn)N=3kN；當x=2m，F(xiàn)N=?1kN。全桿的軸力圖如圖（c）所示?？偨Y截面法求指定截面軸力的計算結果可知，由外力可直接計算截面上的內(nèi)力，而不必取研究對象畫受力圖。根據(jù)軸力與外力的平衡關系，以及桿段受力圖上軸力與外力
