课时授倮计划 第24次谋 【散教学银题】:§3-1讨料力詈的基牵扼合 【兽目的】:掌握杆件在轴向拉伸与压缩变形时的内力一一轴力 的求法 【学會点我处理方法】:轴力的求法 处理方法:详细讲解 【教兽卓点及处理方法】:内力的概念 应力的计算 处理方法:结合例题分析讲解 【教学方法】:讲授法 【敬具】:三角板 【时间配】:引入新课5min 新课80min 小结、作业5min
课 时 授 课 计 划 第 24 次课 【教学课题】： §3-1 材料力学的基本概念 【教学目的】：掌握杆件在轴向拉伸与压缩变形时的内力——轴力 的求法 【教学重点及处理方法】：轴力的求法 处理方法： 详细讲解 【教学难点及处理方法】：内力的概念 应力的计算。 处理方法： 结合例题分析讲解 【教学方法】: 讲授法 【教具】：三角板 【时间分配】： 引入新课 5min 新课 80 min 小结、作业 5min
第24次课 【提示启发引出新课】 材料力学是研究构件承载能力的科学。所谓构件的承载能力是指构 件在外力的作用下能够满足强度、刚度和稳定性要求的能力。在设计构 件时,不仅要满足安全的要求,还要考虑经济问题 【新课内容】 第四章树料力学的本概宠 文形■陣的本慨最 1、栒旬麑慨:认为整个物体内部充满了物质,没有任何空隙 存在,同时认为物体内任何部分的性质完全一样。 2、客向隴镢:认为材料在各个不同的方向都具有相同的力学 性质。 3、文彩儇煅:构件在外力作用下将产生变形,构件的形状、几 何尺寸和位置将会发生变化,材料力学研究的问题,限于变形的大小远 小于构件的原始尺寸。 二、外力灭分 载荷:作用于构件上的外力 分类: 1)按作用方式分:体积力和表面力。表面力又分为分布力和集中 力
第 24 次课 【提示启发 引出新课】 材料力学是研究构件承载能力的科学。所谓构件的承载能力是指构 件在外力的作用下能够满足强度、刚度和稳定性要求的能力。在设计构 件时，不仅要满足安全的要求，还要考虑经济问题。 【新课内容】 第四章 材料力学的基本概念 一、变形固体的基本假设 1、均匀连续假设：认为整个物体内部充满了物质，没有任何空隙 存在，同时认为物体内任何部分的性质完全一样。 2、各向同性假设：认为材料在各个不同的方向都具有相同的力学 性质。 3、小变形假设：构件在外力作用下将产生变形，构件的形状、几 何尺寸和位置将会发生变化，材料力学研究的问题，限于变形的大小远 小于构件的原始尺寸。 二、外力及分类 载荷：作用于构件上的外力。 分类： 1）按作用方式分：体积力和表面力。表面力又分为分布力和集中 力
2)按载荷随时间变化的情况分为静载荷和动载荷 三、肉力、面、力 1、内力的概念 内力:因外力作用引起的内力改变量,也称为附加内力。 2、截面法:用截面假想地把物体分成两部分,以显示并确定内力 的方法。其步骤为: 1)截开 2)代替 3)平衡。 3、应力:内力的集度。 单位:帕斯卡 四、杆件变形的本形式 杆件:横向尺寸远小于纵向尺寸的构件。 杆件变形的基本形式: 1、轴向拉伸或轴向压缩 2、剪切 3、扭转 4、弯曲。 轴向拉伸与压缩 4.1轴向拉伸与压缩的概念 工程实例
2）按载荷随时间变化的情况分为静载荷和动载荷。 三、内力、截面法、应力 1、内力的概念 内力：因外力作用引起的内力改变量，也称为附加内力。 2、截面法：用截面假想地把物体分成两部分，以显示并确定内力 的方法。其步骤为： 1）截开 2）代替 3）平衡。 3、应力：内力的集度。 单位：帕斯卡。 四、杆件变形的基本形式 杆件：横向尺寸远小于纵向尺寸的构件。 杆件变形的基本形式： 1、轴向拉伸或轴向压缩 2、剪切 3、扭转 4、弯曲。 轴向拉伸与压缩 4．1 轴向拉伸与压缩的概念 工程实例
F F 力学模型 F F F 受力特点:直杆,所受外力或其合力与杆轴线重合。 变形特点:沿轴线方向将发生伸长或缩短变形。 杆件的这种变形形式称为杆件的轴向拉伸与压缩。 发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉(压)杆。 4.2拉(压)杆的轴力和轴力图
力学模型 受力特点：直杆，所受外力或其合力与杆轴线重合 。 变形特点：沿轴线方向将发生伸长或缩短变形。 杆件的这种变形形式称为杆件的轴向拉伸与压缩。 发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉(压)杆。 4．2 拉(压)杆的轴力和轴力图
4.2.1内力的概念 外力一一杆件以外物体对杆件的作用力。 (前面研究的力,主动力和约束反力) 内力一一外力引起的物体内部的作用力 (物体本来存在内部作用力,外力引起了内部作用力的改变) 也称为附加内力。 拉(压)杆在外力作用下产生变形,内部材料微粒之间的相对 位置发生了改变,其相互作用力也发生了改变。这种由外力引起的杆件 内部相互作用力的改变量,称为内力。 内力的特点:1)完全由外力引起,并随着外力改变而改变; 2)这个力若超过了材料所能承受的极限值,杆件就要断裂; 3)内力反映了材料对外力有抗力,并传递外力。 内力的大小和分布形式与杆件的承载能力密切相关。为了保 证杆件在外力作用下安全可靠地工作,必须弄清楚杆件的内力。 截面法一一用截面假想地把构件分成两部分,以显示并确定内力的 方法。 4.2.2拉(压)杆的内力—一轴力以轴向拉伸杆为例,用截面法求 得任一横截面mm上的内力
4．2．1 内力的概念 外力——杆件以外物体对杆件的作用力。 （前面研究的力，主动力和约束反力） 内力——外力引起的物体内部的作用力。 （物体本来存在内部作用力，外力引起了内部作用力的改变） 也称为附加内力。 拉(压)杆在外力作用下产生变形，内部材料微粒之间的相对 位置发生了改变，其相互作用力也发生了改变。这种由外力引起的杆件 内部相互作用力的改变量，称为内力。 内力的特点：1）完全由外力引起，并随着外力改变而改变； 2）这个力若超过了材料所能承受的极限值，杆件就要断裂； 3）内力反映了材料对外力有抗力，并传递外力。 内力的大小和分布形式与杆件的承载能力密切相关。为了保 证杆件在外力作用下安全可靠地工作，必须弄清楚杆件的内力。 截面法——用截面假想地把构件分成两部分，以显示并确定内力的 方法。 4．2．2 拉(压)杆的内力——轴力以轴向拉伸杆为例，用截面法求 得任一横截面 m-m 上的内力
F 11 1 F F F
FN与R是一对作用力与反作用力。因此,无论研究截面左 段求出的内力F,还是研究截面右段求出的内力F,都是m-m截面的 内力。 为了使取左段或取右段求得的同一截面上的轴力相一致,规 定其正负号为:轴力R的符号由变形决定一一拉伸时,为正;压缩时, 为负。 截面法 (1)截一一沿欲求内力的截面上假想地用一截面把杆件分为两 段 (2)弃——抛弃一段(左段或右段),保留另一段为研究对象 (3)代一一将抛弃段对保留段截面的作用力,用内力F代替 (4)平一一列平衡方程式求出该截面内力的大小 截面法是求内力最基本的方法。 注意:1)外力不能沿作用线移动一一力的可传性不成立:变形体 不是刚体
F'N与 FN 是一对作用力与反作用力。因此，无论研究截面左 段求出的内力 FN，还是研究截面右段求出的内力 F'N，都是 m－m 截面的 内力。 为了使取左段或取右段求得的同一截面上的轴力相一致，规 定其正负号为：轴力 FN 的符号由变形决定——拉伸时，为正；压缩时， 为负。 截面法: （1）截——沿欲求内力的截面上假想地用一截面把杆件分为两 段； （2）弃——抛弃一段(左段或右段)，保留另一段为研究对象； （3）代——将抛弃段对保留段截面的作用力，用内力 FN代替； （4）平——列平衡方程式求出该截面内力的大小。 截面法是求内力最基本的方法。 注意:1）外力不能沿作用线移动——力的可传性不成立；变形体， 不是刚体
2)截面不能切在外力作用点处一一要离开作用点。 4.2.3轴力图 轴力图一一用平行于杆轴线的x坐标表示横截面位置,用垂直于 x的坐标F表示横截面轴力的大小,按选定的比例,把轴力表示在x-F 坐标系中,描出的轴力随截面位置变化的曲线 8KN /2KN F 4KN /2KN F F 4KN SKM
2）截面不能切在外力作用点处——要离开作用点。 4．2．3 轴力图 轴力图——用平行于杆轴线的 x 坐标表示横截面位置，用垂直于 x 的坐标 FN表示横截面轴力的大小，按选定的比例，把轴力表示在 x-FN 坐标系中，描出的轴力随截面位置变化的曲线
例4-1图4-2-2a所示的等截面直杆,受轴向力F1=15AM,F=10N 的作用,求出杆件1-1、2-2截面的轴力,并画出轴力图。 F /OKN 5KM 解(1)外力分析先解除约束,画杆件的受力图
例 4-1 图 4-2-2a 所示的等截面直杆，受轴向力 F1=15KN，F2=10KN 的作用，求出杆件 1-1、2-2 截面的轴力，并画出轴力图。 解 (1)外力分析 先解除约束，画杆件的受力图
0.Fg-F1+2=0 得F2=F1-F2=(15-10M=5kM (2)内力分析外力F,F,F2将杆件分为AB段和BC段,在AB段, 用1-1截面将杆件截分为两段,取左段为研究对象, 右段对截面的作用力用F来代替。假定内力F为正,列平衡方程 2Fx (3)画轴力图 【小结】:内力的概念 【作业】:4-24-3
(2)内力分析 外力 FR，F1，F2将杆件分为 AB 段和 BC 段，在 AB 段， 用 1-1 截面将杆件截分为两段，取左段为研究对象， 右段对截面的作用力用 FN1来代替。假定内力 FN1为正，列平衡方程 (3)画轴力图 【小结】：内力的概念 【作业】：4-2 4-3