专题二 直杆轴向拉伸与压缩（课件）-四川省职教高考《机械基础》（高教版）专题复习讲练测

专题二 直杆轴向拉伸与压缩 《数控加工工艺与编程》（高教版） 专题复习讲练测 1 01. 考纲解读 02. 知识点梳理 03. 考题讲解 04. 课内练习 05. 归纳小结 目录 CONTENTS 一.考纲解读 常见考点： 拉伸与压缩时的材料变形类型及特征。 弹性模量、屈服强度、断裂强度等力学性能指标的定义与计算。 直杆拉伸与压缩时的受力分析图。 单材料与复合材料在拉伸与压缩过程中的区别。 考察材料的强度计算与安全系数的确定。 一.考纲解读 1.理解直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析。掌握拉伸与压缩时材料的力学性能。 2.熟悉不同材料在拉伸与压缩过程中的表现及应力分布规律。 能够应用相关知识解决实际工程问题。 3.能够进行直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算。 考试要求 考试要求： 易考题型： 一.考纲解读 选择题 要求学生根据理论知识分析材料的强度及应力分布。 计算题 要求学生进行直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算。 分析题 提供实际工程问题，考察学生应用知识解决问题的能力。 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 一、拉伸与压缩的变形特点 工程中有很多承受拉伸或压缩作用的零件。如图2-4所示的起重装置，在载荷G作用下，杆AB和钢丝绳BD受到拉伸，而杆CB受到压缩;图2-5所示的螺栓连接，当拧紧螺母时，螺栓受到拉伸;图2-6所示的压力机，在水平力F作用下，杆1和杆2都受到压缩。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 二、内力与应力 (1)内力 杆件所受其他物体的作用力都称为外力，包括主动力和约束力。在外力作用下杆件产生变形，杆件材料内部产生阻止变形的抗力，这种抗力称为内力。外力越大，杆件的变形越大，所产生的内力也越大。外力去除后，件恢复原状，内力也随之消失。可见，内力是由于外力的作用而引起的，内力随外力增大而增大。 (2)截面法 将受外力作用的杆件假想地切开，用以显示内力的 大小，并以平衡条件确定其合力的方法称为截面法。如图2-8a所示，假想将杆件切开，选取杆件的左端为对象，列平衡方程为Fn-F=0，则内力Fn=F，如图2-8b所示。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 三、金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。力学性能一般是通过试验来测定的。如图2-10所示，把拉伸试样装夹在拉伸试验机上，试样的原始直径为d，原始标距为L。在给试样逐渐施加拉伸载荷的同时连续测量力F和相应的伸长量AL，直到试样被拉断为止，根据测得的数据绘制拉力-伸长曲线，求出相关的力学性能指标。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 四、铸铁拉伸与压缩时的力学性能 如图2-13所示，虚线是灰铸铁拉伸时的应力-应变曲线，从开始至试样拉断应力和应变都很小，没有“屈服”和“缩颈”现象。拉断时对应的最大应力R为材料的抗拉强度。HT150的抗拉强度R=150MPa。由于脆性材料的抗拉强度R很低，所以不宜作为受拉杆件的材料。图2-13中的实线是灰铸铁压缩时的应力-应变曲线，可以看出，灰铸铁的抗压强度远大于其抗拉强度。灰铸铁试样被压断时，其断口与轴线约成45°。HT150 的抗压强度σ=600MPa。由于脆性材料的抗压强度较高， 所以常作为受压杆件的材料。 知识点梳理： 五、载荷与失效 1.载荷 1）机械工作时，零件所承受的载荷是力(拉力、压力、切向力)或力矩(弯矩、转矩)，或者是由力和力矩组成的联合载荷。载荷大小或方向不随时间变化或变化缓慢的称为静载荷，载荷大小或方向随时间变化的称为动载荷。 2）根据动力机的额定功率P(kW)和额定转速n(r/min)计算出的载荷称为名义载荷。机械工作中，零件实际上还要承受动载荷、偏载荷、冲击载荷等附加载荷一般用载荷系数K来考虑这些因素的影响，K≥1。载荷系数与名义载荷的乘积称为计算载荷。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 2.失效 零件丧失工作能力或达不到要求的性能时称为失效。机械零件的失效形式主要有:因强度不足而断裂，过大的弹性变形或塑性变形，摩擦表面的过度磨损、打滑或过热，连接松动，压力容器和管道等的泄漏，运动精度达不到要求等。 六、应力的类型 零件受载后产生应力σ。大小或方向不随时间变化或变化缓 慢的应力称为静应力如图2-14a所示;大小或方向随时间变化 的应力称为变应力。由工程力学可知，具有周期性的变应力 称为循环应力，它又可分为非对称循环变应力(图2-14b)、对 称循环变应力(图2-14c)和脉动循环变应力(图2-14d)。 二.知识点梳理和重点概念复习 重点概念复习： 二.知识点梳理和重点概念复习 1.强度是零件抵抗破坏的能力，刚度是零件抵抗变形的能力，稳定性是零件保持原有平衡状态的能力。 2.当外力以不同方式作用于零件时，可以使零件产生相应的变形，单一的拉伸(或压缩)、剪切、扭转、弯曲变形称为基本变形，由两种或两种以上基本变形叠加而成的变形称为组合变形。 3.在外力作用下，杆件产生变形，同时杆件材料内部产生阻止变形的抗力这种抗力称为内力。内力是由于外力的作用而引起的，内力随外力增大而增大。在外力作用下，杆件单位面积上的内力称为应力。 1.在材料的拉伸过程中，若材料具有高硬度，则表明？（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） A. 易断裂 B. 延展性好 C. 受力后变形小 D. 低密度 答案：A 解析：材料具有高硬度通常容易断裂，对外力抵抗能力强，但延展性较差。 三.常考习题练习与讲解 选择题 2.在材料的拉伸试验中，若应力与应变呈线性关系，这种情况称为？（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） A. 屈服 B. 断裂 C. 弹性 D. 破坏 答案：C 解析：应力与应变呈线性关系时，表示材料处于弹性阶段。 三.常考习题练习与讲解 选择题 3.在材料的拉伸过程中，若应力逐渐增大，说明？（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） A. 材料弹性好 B. 材料延展性差 C. 材料硬度低 D. 材料开始屈服 答案：D 解析：应力逐渐增大可能意味着材料开始发生屈服，即进入塑性变形阶段。 三.常考习题练习与讲解 选择题 4.在评价材料的拉伸性能时，影响材料抗拉伸能力最直接的因素是？（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） A. 密度 B. 弹性模量 C. 硬度 D. 韧性 答案：B 解析：影响材料抗拉伸能力最直接的因素是材料的弹性模量，即表征材料的刚度。 三.常考习题练习与讲解 选择题 5.直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算中，材料的强度指标是指材料的哪种强度？（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） A. 屈服强度 B. 极限强度 C. 断裂强度 D. 硬度 答案：C 解析：材料的强度指标通常指材料的断裂强度，即材料发生破裂的强度。 三.常考习题练习与讲解 选择题 6.直杆轴向拉伸时的强度计算中，如果材料受力超过其屈服强度，则会导致？（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） A. 材料断裂 B. 材料变形 C. 强度增加 D. 材料熔化 答案：B 解析：受力超过屈服强度会导致材料发生塑性变形。 三.常考习题练习与讲解 选择题 7.在直杆轴向拉伸的强度计算中，通常会使用哪种方法来确定应力状态？（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） A. 静力分析 B. 动力分析 C. 应变计测量 D. 断面积计算 答案：A 解析：通常会使用静力分析来确定直杆轴向拉伸时的应力状态。 三.常考习题练习与讲解 选择题 8.直杆轴向压缩强度计算中，材料的强度通常受哪个因素影响最大？（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） A. 屈服强度 B. 弹性模量 C. 破裂强度 D. 压缩变形率 答案：A 解析：在直杆轴向压缩中，材料的强度通常受屈服强度影响最大。 三.常考习题练习与讲解 选择题 9.在强度计算中，直杆轴向拉伸与压缩时，应力的计算公式通常基于哪个理论？（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） A. 热力学理论 B. 弹性理论 C. 破坏理论 D. 静力学理论 答案：D 解析：在强度计算中，直杆轴向拉伸与压缩时，应力的计算通常基于静力学理论。 三.常考习题练习与讲解 选择题 1.在直杆轴向压缩时，材料呈现______ 变形，通常用______ 表示。（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析） 答案：体积；体积应变 解析：在轴向压缩下，材料会发生体积变化，通常用体积应变表示。 2.发生弯曲时，截面上不同位置受到的应力大小不同，最大应力出现在截面的______ 处。（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） 答案：最大距离中性轴的最远点 解析：最大应力会出现在离中性轴最远的点处。 三.常考习题练习与讲解 填空题 3.直杆在受到拉伸作用时，若拉应力超过材料的______，则会发生破坏。（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） 答案：抗拉强度 解析：材料的抗拉强度是指材料能够承受的最大拉应力，超过抗拉强度则会发生破坏。 4.当计算直杆拉伸时的应力时，施加的拉力 F 除以直杆的______ 即可得到应力值。 答案：横截面积 解析：计算材料拉伸时的应力需要将施加的拉力除以直杆横截面积。 三.常考习题练习与讲解 填空题 1.材料的刚度越大，其延展性通常也越好。（ ）（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） 答案：错误 解析：刚度与延展性之间通常不存在直接关系，刚度主要描述材料对外力的抵抗能力，而延展性描述材料的变形行为。 2.在拉伸试验中，应力-应变曲线中的斜率越小，表示材料的刚度越大。（ ） 答案：错误 解析：应力-应变曲线的斜率表示材料的弹性模量，斜率越大表示刚度越大。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.在直杆轴向拉伸时，材料的抗拉强度是材料所能承受的最大拉应力。（ ）（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） 答案：正确 解析：抗拉强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大拉应力，通常在拉伸试验中测定。 4.在强度计算中，拉伸后的直杆材料在截面上的应力值是均匀分布的。（ ） 答案：正确 解析：在直杆轴向拉伸时，如果忽略应力集中等因素，材料在截面上的应力是均匀分布的。 三.常考习题练习与讲解 判断题 5.在直杆轴向拉伸时，如果材料断裂前出现颈缩现象，其应力集中程度会减轻。（ ）（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） 答案：错误 解析：颈缩现象其实是应力集中的表现，会使材料局部应力增加，从而加剧应力集中的情况。 6.弹性模量越大的材料，在直杆轴向拉伸时，其应力集中效应也会更明显。（ ） 答案：错误 解析：弹性模量越大的材料在受力时对弯曲应变的影响也更小，应力集中效应较小。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.拉伸和压缩对于材料的性能有何影响？请举例说明。（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析） 答案：拉伸和压缩过程中会影响材料的强度、硬度和延展性等性能。比如，拉伸会提高材料的抗拉强度，但可能降低其延展性；压缩则会提高材料的抗压强度，但硬度也会增加。 2.什么是材料的力学性能？简述其在拉伸与压缩时的典型表现。（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） 答案：材料的力学性能是指材料在受到外力作用时所表现出的抵抗变形和断裂的能力。在拉伸与压缩时，典型表现包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量和断裂韧性等。 四.课内练习与讲解 3.如何理解材料的抗拉强度和抗压强度？它们之间有何联系和区别？（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） 答案：抗拉强度是指材料在拉伸过程中能够承受的最大应力，而抗压强度是指材料在压缩过程中能够承受的最大应力。二者在数值上可能相同或不同，取决于材料的类型和结构。 4.弹性模量在描述材料拉伸与压缩时的力学性能中扮演什么角色？请举例说明。 答案：弹性模量是描述材料抵抗弹性变形能力的物理量，它反映了材料在受力时单位应变所对应的应力。例如，钢材的弹性模量较高，说明其在拉伸或压缩时需要较大的应力才能产生一定的应变。 四.课内练习与讲解 5.屈服点在材料的拉伸与压缩力学性能中有什么重要意义？如何测定？（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） 答案：屈服点是材料从弹性变形转变为塑性变形的临界应力点。它是材料力学性能中的一个重要参数，用于评价材料在受力时的稳定性和承载能力。屈服点可以通过拉伸试验来测定。 四.课内练习与讲解 6.在描述材料拉伸与压缩时的力学性能时，为什么需要考虑断裂韧性？它与抗拉强度有何不同？（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） 答案：断裂韧性是指材料抵抗断裂的能力，它描述了材料在裂纹扩展时的抵抗能力。抗拉强度是材料在拉伸时所能承受的最大应力，而断裂韧性是在裂纹扩展时材料所能承受的最大能量。 四.课内练习与讲解 7.影响材料拉伸与压缩力学性能的因素有哪些？请举例说明。（知识点：拉伸与压缩时材料的力学性能） 答案：影响材料拉伸与压缩力学性能的因素包括材料的化学成分、微观结构、加工工艺、温度和环境等。例如，合金钢的化学成分会影响其抗拉强度和屈服强度，而热处理工艺会影响其微观结构和弹性模量。 四.课内练习与讲解 8.什么是直杆轴向压缩的强度计算？它与拉伸的计算有何异同点？（知识点：直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算） 答案：直杆轴向压缩的强度计算是指在给定受力情况下计算直杆在压缩载荷作用下是否会发生破坏的过程。与拉伸计算相比，压缩计算中需考虑直杆的稳定性和临界载荷，存在着不同的计算方法和考虑因素。 四.课内练习与讲解 五.课程小结 在本节课中，我们了解了数控铣床和加工中心的输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置以及机床本体的结构。我们深入掌握了数控铣床和加工中心的工作原理、分类及特点，包括其自动化程度、加工精度、加工效率等方面。通过学习这些知识点，我们可以更好地理解数控铣床和加工中心的运行原理和特点，为日后的实际应用提供基础。 本节课重点围绕直杆轴向拉伸与压缩展开，强调材料在不同受力状态下的力学性能和应力分析方法。理论结合实践，帮助学生深入理解材料在拉伸与压缩时的表现及强度计算方法，为解决实际工程问题提供坚实基础。 五.课程小结 重点复习知识点 1.强度是零件抵抗破坏的能力，刚度是零件抵抗变形的能力，稳定性是零件保持原有平衡状态的能力。 2.当外力以不同方式作用于零件时，可以使零件产生相应的变形，单一的拉伸(或压缩)、剪切、扭转、弯曲变形称为基本变形，由两种或两种以上基本变形叠加而成的变形称为组合变形。 3.在外力作用下，杆件产生变形，同时杆件材料内部产生阻止变形的抗力这种抗力称为内力。内力是由于外力的作用而引起的，内力随外力增大而增大。在外力作用下，杆件单位面积上的内力称为应力。 感谢观看 $$