工程力學(xué)教案11

課堂教案任課教師： 沈 杰 授課題目桿件軸向拉伸（壓縮）時(shí)的內(nèi)力計(jì)算授課時(shí)間第 周星期 第 次課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)要求1、掌握軸力概念、正負(fù)號(hào)及計(jì)算。2、掌握軸力圖的畫法教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)難點(diǎn)1、軸力的計(jì)算及力圖的畫法。2、軸力圖畫法 教 學(xué) 過 程教學(xué)內(nèi)容及其教學(xué)思路教學(xué)活動(dòng)及其組織設(shè)計(jì)【考勤】：班長(zhǎng)報(bào)告考勤情況?！緩?fù)舊引新】：1、桿件受力變形的基本形式有四種：（組合形式）軸向拉伸和壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲、剪切。2、求構(gòu)件內(nèi)力的基本方法：截面法截開 取出 代替 平衡在構(gòu)件能安全工作的條件下，以最經(jīng)濟(jì)的代價(jià)，為構(gòu)件確定合理的形狀和尺寸，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，保障?gòu)件具有足夠的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性?！局v授新課】：第5章 桿件的內(nèi)力5-1 桿件拉（壓）時(shí)的內(nèi)力在工程中以拉伸或壓縮為主要變形的桿件，有橋墩基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。今天所要講的軸向拉伸和壓縮內(nèi)容，是對(duì)桿件進(jìn)行力學(xué)分析的最基礎(chǔ)、最重要的內(nèi)容，并且是后續(xù)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)，因此本節(jié)知識(shí)將起到承上啟下的作用，只有正確而靈活的運(yùn)用這些知識(shí)，才能設(shè)計(jì)出安全、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。一、軸力（假想截開）1、軸力：垂直于橫截面且通過截面形心的內(nèi)力，力的作用線與軸線重合，常用符號(hào) FN來表示。 2、正負(fù)號(hào)規(guī)定：拉伸拉力，其軸力為正值。方向背離所在截面。壓縮壓力，其軸力為負(fù)值。方向指向所在截面。 FN正向假定。不論取哪一段作為研究對(duì)象，所求得的同一截面上的軸力大小相等、正負(fù)號(hào)相同。例：桿件受力如圖所示，試求AB、BC、CD、DE段的軸力。解：（1）計(jì)算約束反力：取AE桿為研究對(duì)象，如圖bFx=0，80+302040FA=0求得：FA=50KN（2） 計(jì)算各段的軸力AB段：考慮AB段內(nèi)任一截面的左側(cè)，由計(jì)算軸力的規(guī)律可得FN1=FA=50kNBC段：同理，考慮左側(cè)FN2= FA80=5080=30kNCD段：考慮右側(cè)FN3=3020=10kNDE段：考慮右側(cè) FN4=20kN為了清楚、直觀地表達(dá)桿件各截面的軸力，采取作軸力圖的方法。危險(xiǎn)截面：對(duì)于等直桿內(nèi)力較大的橫截面。二、軸力圖1、軸力圖：以平行于桿件軸線的坐標(biāo)表示截面位置，以垂直于桿件軸線的坐標(biāo)表示相應(yīng)截面上的軸力，所繪出的軸力與橫截面位置關(guān)系的圖線。2、 軸力圖的畫法： 取坐標(biāo)系選比例尺，選取適當(dāng)公約數(shù)正值的軸力畫在軸線坐標(biāo)的上側(cè)，負(fù)值的軸力畫在軸線坐標(biāo)的下側(cè)。 標(biāo)注：正負(fù)號(hào)，數(shù)值大小，豎標(biāo)線。思考：豎向時(shí)，軸力圖如何畫？上一題例題的截面變成如圖形式，危險(xiǎn)截面？例5-1 見P58 練習(xí)：一等直桿及受力情況如圖（a）所示，試作桿的軸力圖。如何調(diào)整外力，使桿上軸力分布得比較合理。解：1）求AB段軸力11截面：FN1=5KN22截面：FN2=5KN10KN=15KN33截面：FN3=30KN2）按作軸力圖的規(guī)則，作出軸力圖， 3）軸力的合理分布：如果桿件上的軸力減小，應(yīng)力也減小，桿件的強(qiáng)度就會(huì)提高。該題若將C截面的外力和D截面的外力對(duì)調(diào)，軸力圖如（f）圖所示，桿上最大軸力減小了，軸力分布就比較合理。練習(xí)：圖示磚柱，高h(yuǎn)=3.5m，橫截面面積A=370370mm2，磚砌體的容重=18KN/m3。柱頂受有軸向壓力F=50KN，試做此磚柱的軸力圖。討論：以外載荷作用截面作為分界線（討論分界線之間無分布載荷的情況） 在分界線上左右兩側(cè)無限接近的截面上軸力發(fā)生突變；從左向右，外載荷方向向上，則軸力正突變，突變值等于集中載荷的大?。ǚ磻?yīng)到軸力圖上為向上突變），反之，相反；在分界線