1.1 金属材料受到的载荷（课件）-高一《金属加工基础》同步精品课堂（机工版）

《金属加工基础》（机工版） 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第1章 金属材料的力学性能 1.1 金属材料受到的载荷 知识目标 1.能够准确描述载荷的含义和作用，理解载荷对金属材料的重要性。 2.能够区分不同类型的载荷，包括力载荷、热载荷和电载荷等。 能力目标 1.能够分析金属受力时可能出现的各种现象和变形，包括弹性变形、塑性变形和破裂变形。 2.能够比较不同载荷对金属材料产生的影响，进一步认识载荷与金属材料性能之间的关系。 情感目标 1.能够结合实际工程案例，设计合理的载荷实验方案，探索金属材料受力特性的新方法和新思路。 2.能够提出改进金属材料受力设计的创新建议，为工程实践提供更有效的解决方案。 3.加强团队合作意识，鼓励共同学习和解决问题的合作精神，提高人际交往和沟通能力。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是载荷的类型 新知学习 02 二、载荷的含义 载荷的含义在不同的学科或领域中是不同的。例如，在机械设计中，载荷通常是指施加于机械或结构上的外力;在动力机械中，载荷通常是指完成工作所需的功率;在电动机工程中，载荷则是指电气装置或元件从电源所接受的功率。另外，有时也把某种能引起机械结构内力的非力学因素称为载荷。 新知学习 02 (1) 根据载荷的大小、方向和作用点是否随时间变化分类 可以将载荷分为静载荷和动载荷。其中，静载荷包括不随时间变化的恒载荷(如自重) 和加载变化缓慢以至可以略去惯性力作用的准静载荷(如锅炉压力):动载荷括短时间快速作用的冲击载荷(如空气锤)、随时间作周期性变化的循环载荷或周期载荷 (如空气压缩机的曲轴) 和非周期变化的随机载荷(如汽车发动机的曲轴)。 (2) 根据载荷对杆件变形的作用分类 可将载荷分为拉伸荷、压缩载荷、弯曲载荷剪切载荷和扭转载荷等。 二、载荷的类型 载荷可以从不同的角度进行分类。 新知学习 02 根据载荷对杆件变形的作用分类 1) 拉伸载荷。拉伸载荷是最常见的载荷，其特点是两力的方向与构件的轴线一致，且相互背离 (图1-1)，如起重机钢丝绳在起吊重物时所受到的载荷就是拉伸载荷。 二、载荷的类型 切削运动分析： 新知学习 02 2) 压缩载荷。压缩载荷的方向与构件的轴线一致，且两力的方向是相对的 (图1-2)如机床底座承受的自身重量的压力、液压机械中活塞受到的压力等都是压缩载荷。如机床底座承受的自身重量的压力、液压机械中活塞受到的压力等都是压缩载荷。 二、载荷的类型 切削运动分析： 新知学习 02 3) 弯曲载荷。当物体受到垂直于其轴线的外力的作用时，物体将发生弯曲变形，物体受到的这种载荷就是弯曲载荷。例如，机床在进行切削加工时，工件或机床主轴、刀具会受到弯曲载荷的作用;此外，齿轮传动轴 (图1-3)、汽车减振弹簧、飞机的机翼、建筑物大梁等在工作时也会受到弯曲载荷的作用。 二、载荷的类型 切削运动分析： 新知学习 02 4)剪切载荷。被剪切物体受到大小相等、方向相反作用线不在同一直线上，并且作用距离很近的两力的作用这种载荷称为剪切载荷。物体受到一对剪切力的作用时将沿剪切面发生错动而导致其破坏。例如，采用螺栓联接的零件在工作时就受到剪切力的作用(图 1-4);在冲压工序中，利用冲模冲裁板料时，板料也受到剪切力的作用。 二、载荷的类型 切削运动分析： 新知学习 02 5) 扭转载荷。当物体受到一对大小相等、方向相反、作用面垂直于轴线的外力偶的作用时，这种载荷称为扭转载荷。例如，转动汽车方向盘，方向盘就受到了扭转载荷(图1-5);此外，传动轴、钻头、丝锥等在工作时也受到扭转载荷的作用。 二、载荷的类型 切削运动分析： 新知学习 02 载荷通常可用计算方法或实测方法求得。根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷(又称额定载荷)，它未考虑载荷随时间作用和分布的不均性，以及其他零件受力情况等因素。这些因素的综合影响常用载荷系数作修正。载荷系数与名义载荷的乘积称为计算载荷，它是设计计算的依据。 二、载荷的计算 切削运动分析： 新知学习 02 金属在外力的作用下将发生变形和破坏，其一般变化过程是: 弹性变形一塑性变形-断裂。 弹性变形是指金属在外力的作用下改变其形状和尺寸，在外力卸除后又回复到原始形状和尺寸的特性。 塑性变形是指金属在断裂前发生的不可逆的永久变形。永久变形是指金属在力的作用下产生的形状、尺寸的改变，外力去除后，不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。 二、金属受力现象 新知学习 02 金属受外力作用后，导致金属内部之间相互作用的力，称为内力。 单位面积上的内力称为应力/(N/mm’或 MPa)。金属的强度指标就是用应力来度量的。 应变是指由外力所引起的金属原始尺寸或形状的相对变化 (%)。 二、金属受力现象 切削运动分析： 新知学习 02 金属材料的力学性能是指金属材料在外力的作用下所表现出来的性能。金属材料的力学性能是评定金属材料质量的主要依据，也是零件设计和选材的主要依据。按外加载荷性质的不同(如拉伸载荷、压缩载荷、扭转载荷、冲击载荷、循环载荷等)，金属材料的力学性能指标可分为强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 二、金属受力现象 小试牛刀 题目 1： 载荷是指（ ）。 A. 物体的质量 B. 施加在物体上的力 C. 物体的位置 D. 物体的速度 解析： 正确答案是B。载荷是指施加在一个物体上的力，它可以导致物体发生运动或变形。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 下列哪种不属于载荷的类型？ A. 重力 B. 拉力 C. 电力 D. 压力 解析： 正确答案是C。电力不属于常见的载荷类型，载荷一般包括重力、拉力和压力。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 静载荷是指（ ）。 A. 施加在物体上的恒定力 B. 施加在物体上的变化力 C. 物体的质量 D. 物体的速度 解析： 正确答案是A。静载荷是指在物体上施加的恒定力，不会随时间变化。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 动载荷是指（ ）。 A. 只有大小没有方向的力 B. 随时间变化的力 C. 速度为0时的力 D. 物体的位置 解析： 正确答案是B。动载荷是指随时间变化的力，会对物体产生影响。 尝试解答下面习题 题目 5： 如果一个物体受到200N的向上拉力和100N的向下重力，物体的净受力为（ ）。 A. 300N向上 B. 100N向上 C. 100N向下 D. 200N向下 解析： 正确答案是A。净受力为向上的拉力200N减去向下的重力100N，即200N - 100N = 100N。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 载荷是指作用在物体上的__________。 A. 力量 B. 质量 C. 速度 D. 体积 解析：正确答案是A。载荷是施加在物体上的力量或外部力的作用。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 下列哪种是金属材料受到的载荷类型？ A. 热载荷 B. 电载荷 C. 力载荷 D. 光载荷 解析：正确答案是C.金属材料主要受到的载荷类型是力载荷。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 载荷的计算通常涉及对__________进行分析。 A. 物体的密度 B. 物体的形状 C. 物体的颜色 D. 物体的声音 解析：正确答案是B。在计算载荷时，物体的形状对受力分析非常重要。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 金属材料在受到适当载荷作用后，可能发生的变形是__________。 A. 临界变形 B. 弹性变形 C. 塑性变形 D. 破裂变形 解析：正确答案是C。金属材料在适当载荷下会发生塑性变形，超过极限时则发生破裂变形。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 在本节课中，我们学习了关于金属材料受到载荷的重要知识点。首先，我们了解到载荷是指施加在物体上的力，可以导致物体产生运动或变形。载荷的类型主要包括重力、拉力、压力等多种形式，不同类型的载荷对物体的受力影响也不同。 其次，我们学习了如何计算载荷。载荷的计算公式为载荷等于施加在物体上的力，单位为牛顿（N）。通过计算载荷，我们可以更好地理解物体所受的外部力量。 接着，我们深入探讨了金属受力现象。金属在受到拉力作用时可能发生拉伸现象，受到压力作用时可能发生压缩现象，而当受到力矩作用时会发生弯曲现象。这些受力现象展示了金属在不同载荷作用下的行为表现，有助于我们认识金属的强度、韧性等物理性质。 通过本节课的学习，希望大家对金属材料受到的载荷有了更深入的了解，能够应用这些知识来分析和解决实际问题。在今后的学习和工作中，让我们继续探索材料力学的奥秘，不断提升自己的学习能力和动手能力。 作业布置 04 1.选择一种金属材料，分析其在受到不同类型载荷时可能发生的受力现象，包括拉伸、压缩和弯曲。结合实际例子进行说明。 2.查阅资料，了解一个实际工程案例中金属材料受力的情况，描述该案例中金属受力现象及解决方案。 3.整理一份关于金属材料受力的知识总结，包括载荷的含义、类型、计算方法以及金属受力现象的描述。并结合具体例子进行说明。 感谢观看 $$