专题六 杆件四种基本变形及组合变形、直线轴向拉、压截面上的内力（教案）-四川省职教高考《土木工程-力学基础》(高教版）专题复习讲练测

专题六 杆件四种基本变形及组合变形、直线轴向拉、压截面上的内力（教案）-《土木工程-力学基础》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.要求理解和能够描述杆件在不同载荷作用下的四种基本变形，即拉伸、压缩、弯曲和扭转变形，以及这些变形的特征和计算方法。 2.要求能够计算杆件截面内在受不同载荷作用下的拉力和压力，理解其在截面内的分布规律和影响因素。 3.要求掌握杆件在各种载荷作用下的应力和应变分布情况，能够应用材料力学的基本原理进行分析和计算。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1、 轴向拉伸或压缩变形 当杆件受到大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对外力作用时,杆件沿轴线方向产生伸长或缩短变形,这种变形称为轴向拉伸或压缩变形,图3-1a所示为杆件轴向拉伸变形。千斤顶的螺杆(图 3-1b)、网架中的杆件(图 3-1c)都是二力杆,将产生轴向拉伸或压缩变形。 2、 扭转变形 当杆件受到大小相等、转向相反、在垂直于杆件轴线的两个平面内的一对力偶作用时,杆件横截面将产生绕轴线的相对转动变形，这种变形称为扭转变形(图3-3a)。如汽车的传动轴(图 3-3b)、雨篷梁(图 3-3c、d)是(或含有)扭转变形的构件。 三、轴力及其正负号规定 为计算杆件某一截面(如无特殊说明,以下本书所称截面均指横截面)m-m 上的内力,如图 3-7所示,用一个“假想截面”在该截面处将杆件切断成为两部分;取任一部分为研究对象,要使这部分与原来一样处于平衡状态,就必须在被切断的截面上用内力代替另一部分对它的领会:截面法是作用;然后根据平衡条件计算出该截面上的内力。这种计算内力的方计算杆件内力的基本法称为“截面法”,截面法是计算杆件内力的基本方法。在图 3-7所示的杆件上,当受到一对轴向拉力 F-10 kN作用时,要计算杆件内截面 m-m 的内力,根据截面法可知,该内力必沿着杆件的轴线方向,这种内力称为轴力,用表示,在国际单位制中,常用单位为 N(牛)或 1N(千牛)。若取左部分(图3-7b)为研究对象,由平衡条件可得轴力大小 F、=10 kN,方向向右;若取右部分(图 3-7c)为研究对象,由平衡条件可得轴力大小 F=10 kN,方向向左。可见F与F、为作用力与反作用力。 [真题练讲] 1.(2021年湖北省统一考试)杆件在受到压缩作用时，如果截面上的压力超过材料的承受能力，杆件可能会发生： A. 拉伸破坏 B. 压缩破坏 C. 弯曲破坏 D. 扭转破坏 答案：B。解析：当杆件受到过大的压缩力时，可能会发生压缩破坏。 2.(2020年四川省统一考试)组合变形中，杆件同时受到多种力的作用，其中不包括： A. 轴向力 B. 弯矩 C. 扭矩 D. 重力 答案：D。解析：组合变形通常包括轴向力、弯矩和扭矩的组合，而不特指重力。 3.(2022年四川省统一考试）当杆件受到弯矩和剪力的组合作用时，截面上可能会产生： A. 只有正应力 B. 只有剪应力 C. 正应力和剪应力 D. 扭矩应力 答案：C。解析：弯矩和剪力的组合作用会导致截面上同时产生正应力和剪应力。 4.(2023年陕西省统一考试)在工程力学中，用于描述杆件抵抗弯曲变形能力的物理量是： A. 弹性模量 B. 截面惯性矩 C. 抗弯刚度 D. 泊松比 答案：C。解析：抗弯刚度是描述杆件抵抗弯曲变形能力的物理量。 5.(2020年四川省统一考试)杆件在受到扭矩作用时，其截面上的内力分布特点是： A. 均匀分布 B. 线性分布 C. 环形分布 D. 随机分布 答案：C。解析：扭矩作用下，杆件截面上的内力呈现出环形分布的特点。 [限时练讲] 1.在工程结构中，杆件受到弯曲作用时，截面上产生的主要内力是： A. 轴向拉力和剪力 B. 弯矩和剪力 C. 弯矩和轴向拉力 D. 压力和弯矩应力 答案：B。解析：弯曲作用下，截面上产生的主要内力是弯矩和剪力。 2.杆件在受到剪力作用时，其截面上的内力分布情况可以描述为： A. 均匀分布 B. 线性分布 C. 弯曲分布 D. 环形分布 答案：D。解析：剪力作用下，杆件截面上的内力分布呈现出环形分布的特点。 3.当杆件同时受到轴向拉力和弯矩时，截面上会同时存在： A. 轴向拉力和剪力 B. 压力和扭矩应力 C. 弯矩应力和轴向拉力 D. 压力和拉力 答案：C。解析：轴向拉力和弯矩同时作用时，截面上会同时存在弯矩应力和轴向拉力。 4.杆件在受到轴向拉力时，截面上产生的应力称为： A. 压应力 B. 拉应力 C. 剪应力 D. 弯矩应力 答案：B。解析：轴向拉力作用下，截面上产生的应力称为拉应力。 5.弯曲杆件上某点的剪应力最大值出现在： A. 中性轴处 B. 最远离中性轴的位置 C. 截面的最外层 D. 最接近中性轴的位置 答案：B。解析：剪应力的最大值出现在距离中性轴最远的位置上。 6.在工程结构中，杆件的抗弯刚度取决于： A. 材料的强度 B. 材料的弹性模量 C. 截面的几何形状和材料的弹性模量 D. 杆件的长度 答案：C。解析：杆件的抗弯刚度由截面的几何形状和材料的弹性模量决定。 7.当一根杆件受到弯矩作用时，中性轴的位置位于： A. 截面惯性矩最大的位置 B. 截面惯性矩最小的位置 C. 距离杆件两端等距离的位置 D. 与杆件长度无关的位置 答案：A。解析：中性轴位于截面惯性矩最大的位置上。 8.杆件的四种基本变形包括哪些？简要描述每种变形的特点。 解析： 杆件的四种基本变形包括弯曲、剪切、轴向拉伸和扭转。 弯曲：杆件在外力作用下产生曲线形变，导致截面上产生弯矩和剪力。 剪切：杆件截面内部相对位移产生，导致截面上产生剪力。 轴向拉伸：杆件轴线方向上的伸长变形，导致截面上产生拉应力。 扭转：杆件轴线沿长度方向旋转，导致截面上产生扭矩应力。 9.杆件在受到弯曲作用时，截面上产生的主要内力是什么？简要描述它们的性质。 解析： 弯曲作用下，截面上产生的主要内力是弯矩和剪力。 弯矩：使杆件产生弯曲的力矩，导致截面内部产生正应力和剪应力。 剪力：使杆件截面相对位移的内力，产生在截面上的切应力最大。 10.什么是杆件的组合变形？举例说明一种常见的组合变形情况。 解析： 组合变形是指杆件同时受到多种力作用而引起的复合形变。例如，当杆件同时受到轴向拉力和弯矩作用时，会导致杆件的整体拉伸和弯曲变形，截面上同时存在拉应力和弯矩应力的情况。 11.杆件受到轴向拉力时，截面上产生的应力称为什么？简要描述该应力的特点。 解析： 轴向拉力作用下，截面上产生的应力称为拉应力。拉应力在截面上呈现均匀分布，其大小与拉力和截面积的比值有关，符合胡克定律，即应力与应变成正比。 12.杆件在受到压缩作用时可能发生的破坏模式是什么？简要描述该模式的特点。 解析： 当杆件受到过大的压缩力时，可能会发生压缩破坏。压缩破坏表现为杆件整体的稳定性丧失，截面产生屈曲，最终导致杆件失效。 [学法建议] 重点复习知识点： 1.扭转变形：当杆件受到大小相等、转向相反、在垂直于杆件轴线的两个平面内的一对力偶作用时,杆件横截面将产生绕轴线的相对转动变形，这种变形称为扭转变形。如汽车的传动轴、雨篷梁是(或含有)扭转变形的构件。 2.弯曲变形：当杆件受到过杆轴线平面内的力偶作用,或受到垂直于杆轴线的横向荷载作用时,杆件轴线由直线变为曲线,这种变形称为弯曲变形。如房屋建筑中阳台的挑梁将产生弯曲变形。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$