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： 授课班级 轴向拉伸与压缩的应力及强度计算条件 能力目标 单元教学学时 在整体设计中的位置 上课地点 知识目标 2 第10次 素质目标 1.培养学生热爱本专业、爱教学 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 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 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？ 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。 教学方法 学生活动 工具时间 手段 分配 黑板 5 课件 分钟 视频 1复习、导入 提问 讲授 讨论 回答 2提出任务 情景教 听讲 问题探究 思考 问题引领 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N??A 应的是正应力，一般用?表示。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 1

二.拉压杆的变形 纵向伸长量?l?l1?l 纵向线应变???ll ?l?NlEA 胡克定律 （1）（2）??E? 横向变形为 ?b?b1?b 横向线应变为当正应力不超过材料的比例极限时，横向线应变??与纵向线应变?成正比，但符号3讲授新 知 ?相反，即 ????? ????bb 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 2

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 20分钟 3.确定许可荷载 4任务分析 5任务实施 6点评 7效果 评价 8布置 作业 启发、诱导 启发、诱导、个别指导 引导、归纳 教师评价 学生评价 讨论 5 分钟 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。 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。 1.知识的掌握情况； 2.方案实施的情况； 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 课后习题、预习 操作 展示、汇黑板 10 纸本 分钟 听讲5 报、听讲 记录 分钟 总结归纳 记录3 评价 分钟 2 分钟 课后体会 3