轴向拉伸和压缩杆件电子教案--张慧聪

1、直杆轴向拉伸与压缩时的轴力教案 湖北省工业建筑学校 张慧聪授课日期： 2012年 11月 14日 授课班级：1205 1203课题 直杆轴向拉伸与压缩时的轴力目的及要求1.通过工程实例及日常所见了解内力的概念；2.掌握轴向拉伸与压缩的概念2.能用截面法计算轴力；3.正确绘制轴力图。 重点难点重点：轴向拉伸与压缩的概念；截面法计算轴力； 轴力图的作法。难点：求轴力并画轴力图课型及学时课型：新授课学时：45分钟教学方法及教具实验法、引导法、讲授法、练习法、讨论法健身拉力器、橡皮筋、多媒体课件教学后记轴向拉伸和压缩的定义比较好理解，轴力的引入也比较容易，同学们对轴力图的作法掌握较好，兴趣也较高，但是

2、也出现了一些问题，例如：画出的轴力图有的没标注力的大小、正负号及单位；轴力图与荷载图的位置不对应;阴影线不垂直于横坐标等。所以要加强练习。附【使用教材】：建筑力学（高等教育“十二五”规划教材）沈健康 杨梅主编 武汉理工大学出版社教学过程： 直杆轴向拉伸与压缩时的轴力知识回顾：（2分钟）杆件的四种变形：即拉压变形、扭转变形、剪切变形和弯曲变形。 2、举出工程轴向拉压变形实例：（学生回答）工程中有很多构件，例如屋架中的桁架、千斤顶、活塞、桥上的斜拉索等都是直杆，作用于杆上的外力的合力的作用线与杆的轴线重合。在这种受力情况下，杆的主要变形形式是轴向伸长或缩短。导入新课（6分钟）做健身器材拉力器和橡皮

3、条实验，学生谈感受，利用动漫吸引学生的注意力，然后老师提问，从而引进内力的概念。内力的概念：由外力引起的杆件内部各部分之间的相互作用力。三、讲授新课（25分钟）1、轴向拉压的概念 外力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合 。变形特点：杆的变形主要是轴向的伸缩，伴随着横向缩扩。 轴向拉伸：当杆件两端受到背离杆件的轴向外力作用时，产生沿轴线方向的伸长变形。杆件称为拉杆，所受外力为拉力。杆的变形是轴向伸长，横向缩小。轴向压缩：当杆件两端受到指向杆件的轴向外力作用时，产生沿轴线方向的缩短变形。这种变形称为压杆，所受外力为压力。杆的变形是轴向缩短，横向变粗。 轴 力：轴向拉压杆的内力称为轴力。其作用线与

4、杆的轴线重合,用符号 表示2、力学模型图： 轴向拉伸，对应的力称为拉力。轴向压缩，对应的力称为压力。2、轴力的计算截面法 步骤：截代平(1)截开：假想用mm截面将杆件分为I、两部分，并取I为研究对象。 (2)代替：将部分对I部分的作用以截面上的分布内力代替。由于杆件平衡，所取I部分也应保持平衡，故mm截面上与轴向外力F平衡的内力的合力也是轴向力即轴力FN 。 (3)平衡：根据平行力系的平衡条件： FN0FNFNX= 0 列方程 FNF=0 求得 FN = F轴力符号规定为：轴力为拉力时，FN 取正值；FN0FNFN反之，轴力为压力时，FN取负值。 即轴力“拉为正，压为负”。注意:在计算杆件内力

5、时，将杆截开之前，不能用合力来代替力系的作用，也不能使用力的可传性原理以及力偶的可移性原理。因为使用这些方法会改变杆件各部分的内力及变形。【例题1】 杆件受力如图（a）所示，在力、作用下处于平衡。已知，求杆件AB和BC段的轴力。【解】 杆件承受多个轴向力作用时，外力将杆分为几段，各段杆的内力将不相同，因此要分段求出杆的力。（1）求AB段的轴力 用11截面在AB段内将杆截开，取左段为研究对象（图（b），截面上的轴力用FN1表示，并假设为拉力，由平衡方程 FN1-P1=0 FN1=P1=25KN得正号，说明假设方向与实际方向相同，AB段的轴力为拉力。（2）求BC段的轴力 用22截面在BC段内将杆截

6、开，取左段为研究对象（图（c），截面上的轴力用FN2表示，由平衡方程 FN2 + P2-P1 =0 FN2 = P1 - P2 =25-35=-10KN得负号，说明假设方向与实际方向相反，BC杆的轴力为压力。若取右段为研究对象（d），由平衡方程 -FN2 - P3=0 FN2= - P3=- 10 KN结果与取左段相同。3、轴力图FN（x）的图象表示。（1）作用： 反映出轴力与截面位置变化关系，较直观。 确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。 （2）做法： 建立坐标FN Ox，x轴线且等长，表示横截面位置。FNx，表示对应截面轴力的大小。 选比例尺，

7、画出图形轴力图。 当杆件水平时，正的FN 画在 x 轴上方，负的 FN 画在x轴下方，画垂直于x 轴的影线表示。 在图形上注明数值、单位、正负、图名。【例2】 求图(a)所表示杆的轴力并画轴力图 。解：（1）计算各段轴力 由CD段： FN1=10KN（拉力）BC段： FN2=1020= 10KN（压力）AB段： FN3=102010= 20KN（压力）（2）画轴力图 杆的轴力图如图所示。由该图可见，最大轴力为 FNmax=20KN 注：1、内力的大小与杆截面的大小无关，与材料无关。4、轴力图简捷画法：由左至右画，遇到向左的集中力则轴力图向上突变；遇到向右的集中力则轴力图向下突变；突变值等于集中

8、力的大小。其它为水平线，最终形成一个封闭图形。轴力图中有突变的地方一定对应有集中力作用！（检验）【例3】 试利用简捷画法作图（a）所示杆的轴力图。 FN图（KN）巩固训练，归纳总结（10分钟）求下列各题的轴力，并画轴力图，判断危险截面 （b）（抽取两名学生到黑板上演练，其余学生在草稿纸上演练。老师巡视，发现问题及时纠正）2、课堂小结：本节讲述了轴向抗压杆的内力轴力的计算和内力图的绘制。（1）、内力：由外力引起的杆件内部各部分之间的相互作用力。（2）、轴力：轴向拉压杆的内力称为轴力。用符号 表示。轴向拉伸，对应的力称为拉力；轴向压缩，对应的力称为压力。（3）、轴力的计算方法截面法 步骤：截代平（4）画轴力图时注意的问题:1)轴力图应画在载荷图的对应位置上;2)轴力正负号规定拉“+”压“-”3)