第7课构件变形分析(教案）-《机械基础》同步教学（江苏大学出版社）

课题 构件受力及变形分析（二）——构件变形分析 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识技能目标： （1）掌握构件基本变形的概念和特点 （2）掌握构件不同变形形式的应力分析方法及分布规律 思政育人目标： （1）提高严谨细致的逻辑推理能力和原理分析能力 （2）培养追求真理、实事求是、勇于探究与实践的科学精神 教学重难点 教学重点：构件不同变形形式的应力分析方法及分布规律 教学难点：对构件进行变形分析 教学方法 案例分析法、问答法、讨论法、讲授法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材 教学设计 第1节课：课前任务→考勤（2 min）→问题导入（5 min）→传授新知（28 min）→例题讲解（10 min） 第2节课：传授新知（25 min）→任务实施（15 min）→课堂小结（3 min）→作业布置（2 min） 教学过程 主要教学内容及步骤 设计意图 第一节课 课前任务 · 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单2.2”，并根据任务工单进行组内分工。同时，提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件预习本节课知识，了解钢构件的承载能力及变形形式，不同受力条件下构件变形的规律及其应用，并思考以下问题： （1）构件的承载能力包括那几个方面？杆件的基本变形形式有哪些？ （2）轴向拉伸与压缩的特点有哪些？简述轴向拉压时横截面上的应力分布规律。 （3）剪切与挤压的强度条件是什么？ （4）简述圆轴扭转和直梁弯曲时的应力分布。 · 【学生】完成课前任务 通过课前任务，使学生了解所学课程的重要性，增加学生的学习兴趣 考勤 （2 min） · 【教师】使用文旌课堂APP进行签到 · 【学生】按照老师要求签到 培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况 问题导入 （5 min） · 【教师】提出以下问题： 分析图片中的受力与变形特点，解释什么是轴向拉伸与压缩？ · 【学生】观察、思考、举手回答 · 【教师】通过学生的回答引入要讲的知识 通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣 传授新知 （28 min） 1、 构件的承载能力及变形形式 · 【教师】新知讲解 为了保证机械的正常使用，其构件必须具有承受相应载荷的能力，即承载能力。 构件的承载能力包括强度、刚度和稳定性三个方面。 强度：构件在载荷作用下抵抗破坏的能力。 刚度：构件在载荷作用下抵抗变形的能力。 稳定性：细长杆件或薄壁构件在受压时维持原有直线平衡状态的能力。 杆件的基本变形形式主要有轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、圆轴扭转和直梁弯曲等。 · 【学生】聆听、思考、理解 2、 轴向拉伸与压缩 · 【教师】新知讲解 1．轴向拉伸与压缩的特点 受力形式：受到沿轴线方向作用的两个大小相等、方向相反的拉力或压力。 变形特点：沿轴线伸长或缩短。杆件的这种变形称为拉伸变形或压缩变形。 如图2-20所示为简易起重装置结构图，在载荷F的作用下，斜杆AC承受轴向拉力，产生拉伸变形，水平杆BC承受轴向压力，产生压缩变形。对产生拉伸与压缩变形的杆件在形状和受力方面进行简化，即可得到图2-21所示的计算简图。 图2-20简易起重装置结构图图2-21轴向拉伸与压缩计算简图 2．轴向拉压时横截面上的内力和应力 1）内力 作用于杆件上的载荷和约束力统称为外力； 杆件受外力作用时，其材料内部颗粒间产生的相互作用的抵抗力称为内力。 为了便于分析和计算杆件中的内力，可先假想用某一横截面把构件切开，分成两部分，这样杆件中的内力即可显示出来，然后利用静力平衡条件进行解算。这种方法称为截面法。 它通常包括4个步骤，可分别归纳为切、取、代、求。 切：假想用某一横截面将杆件切开而分成两部分。 取：取其中任意一部分为研究对象，弃去另一部分。 代：用该横截面的内力代替弃去部分对留下部分的作用力。 求：利用静力学中的平衡条件，列平衡方程并解算内力。 如图（a）所示为一受轴向拉伸的杆件，它在外力F的作用下处于平衡状态。为了求横截面1-1处的内力，假想沿横截面1-1将杆件切开，取左段为研究对象。由于内力均匀分布在整个横截面上，因此可用左段横截面1-1上的合内力来代替杆件右段对左段的作用力，如图（b）所示。 （a）（b） 根据平衡条件列出平衡方程 ： 由此可得。 【课堂互动】 ✈【教师】提出问题让学生思考、讨论，并随机抽取学生回答 （1）构件内力的大小与外力大小有关系吗？ （2）构件内力的大小与材料的截面形状有关系吗？ ✈【学生】聆听、思考、讨论、回答 ✈【教师】总结学生回答 构件内力的大小与外力大小有关，与材料的截面形状无关 2）轴力 对于产生轴向拉伸或压缩变形的杆件，由于外力的作用线与杆件的轴线重合，因此内力的合力必然也与轴线重合。此时这种