第二节 强度计算基础《机械及零件识图》云南省（职教高考）交通运输类 知识点讲解

云南省（职教高考）交通运输类 知识点讲解 第二节 强度计算基础 【考情分析】 在云南省中职职教高考交通运输类职业技能考试中，强度计算基础是机件的受力分析章节的延伸核心考点，衔接受力分析与机械零件设计的实际应用，命题紧密结合交通运输类专业场景（如汽车传动轴、车架横梁、起重机吊臂等构件的强度校核）。题型固定为选择题，题量占该模块的20%-25%，考查重点集中在内力分析（轴力、剪力、弯矩）、应力计算、强度条件应用及安全系数判断，难度中等偏上，注重对公式理解和数值应用的结合，是区分考生层次的关键考点。 【学习目标】 · 理解内力、应力的基本概念，掌握截面法求解轴力、剪力、弯矩的步骤。 · 熟练运用拉压、剪切、弯曲三种基本变形形式的应力计算公式，明确公式中各参数的物理意义和单位。 · 掌握强度条件的表达式及应用场景，能根据强度条件判断构件是否满足安全工作要求。 · 理解安全系数的概念，知晓安全系数选择对构件可靠性的影响。 · 能准确解答强度计算基础相关选择题，识别选项中公式应用、参数取值的常见错误。 【考点梳理】 1.  内力与截面法 内力的定义：构件在外力作用下产生变形时，内部各质点之间的相互作用力的改变量，称为内力。内力随外力增大而增大，当内力超过一定限度时，构件会发生破坏。 截面法的定义：截面法是求解构件内力的基本方法，指用一个假想平面将构件截开，分成两部分，取其中一部分为研究对象，利用平衡条件计算截面上内力的方法。 截面法的步骤 ① 截：沿需求内力的截面，假想将构件截分为两段； ② 取：取其中任意一段作为研究对象（通常取受力较简单的一段）； ③ 代：用截面上的内力代替另一部分对研究对象的作用； ④ 平：建立平衡方程，求解截面上的内力大小和方向。 三种基本变形的内力类型 变形形式 内力类型 产生条件 轴向拉压 轴力（ ） 外力沿构件轴线方向作用 剪切 剪力（ ） 外力垂直于构件轴线，且作 用线相距较近 平面弯曲 弯矩（M ）剪力（ ） 外力垂直于构件轴线，使构 件发生弯曲变形 2.  应力的基本概念 1　 应力的定义：应力是单位面积上的内力，用于衡量构件内部的受力密集程度，是判断构件强度的核心指标，公式为（拉压应力）、（剪切应力）。 2　 正应力与切应力 正应力（）：方向垂直于构件截面的应力，分为拉应力（正值）和压应力（负值）； 切应力（）：方向平行于构件截面的应力，主要产生于剪切变形和弯曲变形中。 3　 应力的单位：国际单位为帕斯卡（Pa），常用单位为兆帕（MPa），1MPa=106Pa 3.  基本变形形式的强度计算 1　 轴向拉压强度条件 公式： 各参数定义：构件最大工作应力，为最大轴力，A为构件横截面面积，[]为材料的许用应力。 2　 剪切强度条件 公式： 各参数定义：为最大剪切工作应力，为最大剪力，A为剪切面面积，[]为材料的许用切应力。 3　 平面弯曲正应力强度条件 公式： 各参数定义：为构件最大弯矩，为构件截面的抗弯截面模量，其 值与截面形状有关（如矩形截面，圆形截面。 4.  许用应力与安全系数 许用应力的定义：许用应力[]是指材料在工程应用中允许承受的最大应力，由材料的极限应力除以安全系数得到。 极限应力的定义：极限应力是材料发生破坏时的应力，塑性材料的极限应力为屈服强度，脆性材料的极限应力为强度极限。 安全系数的定义：安全系数n是极限应力与许用应力的比值，即，其值大于1，取值需综合考虑构件的重要性、载荷不确定性、加工精度等因素。 【例题】 1. 求解构件内力的基本方法是（） A. 受力图法 B. 截面法 C. 平衡方程法 D. 变形法 答案：B 解析：截面法是通过假想截开构件，取部分研究对象利用平衡条件求解内力的基本方法，其余方法均不能直接求解内力。 2. 轴向拉压变形的内力类型是（） A. 轴力 B. 剪力 C. 弯矩 D. 扭矩 答案：A 解析：轴向拉压变形由沿轴线方向的外力引起，其内力为轴力；剪力和弯矩属于弯曲变形内力，扭矩属于扭转变形内力。 3. 正应力的方向特点是（） A. 平行于构件截面 B. 垂直于构件截面 C. 与构件截面成45°角 D. 任意方向 答案：B 解析：正应力是垂直于构件截面的应力，切应力是平行于构件截面的应力，二者方向相互垂直。 4. 矩形截面梁的抗弯截面模量公式为Wz=，其中h指的是（） A. 矩形截面的宽度 B. 矩形截面的高度 C. 截面的周长 D. 截面的面积 答案：B 解析：在矩形截面梁的抗弯截面模量公式中，b为截面宽度，h为截面高度（垂直于弯曲方向的尺寸），该尺寸对梁的抗弯能力影响更大。 5. 材料的许用应力[]与极限应力的关系是（） A. []= B. []= C. []=n D. []> 答案：B 解析：许用应力是极限应力除以安全系数n得到的，安全系数n>1，因此许用应力小于极限应力，保证构件工作安全。 6. 某拉杆的横截面面积A=100mm2，承受的最大轴力，则其最大工作拉应力为（） A. 200MPa B. 20MPa C. 2MPa D. 0.2MPa 答案：A 解析：根据拉压应力公式=200MPa。 7. 下列关于强度条件的说法，正确的是（） A. 最大工作应力大于许用应力时，构件一定破坏 B. 最大工作应力等于许用应力时，构件处于安全与破坏的临界状态 C. 最大工作应力小于许用应力时，构件不满足强度要求 D. 强度条件仅适用于轴向拉压变形 答案：B 解析：强度条件的含义是构件最大工作应力不超过许用应力，等于许用应力时处于临界状态；大于许用应力时构件有破坏风险（并非一定立即破坏）；小于许用应力时满足强度要求；强度条件可推广到剪切、弯曲等多种变形形式。 8. 安全系数n的取值越大，构件的安全性（） A. 越高 B. 越低 C. 不变 D. 无法判断 答案：A 解析：安全系数n越大，许用应力[]越小，构件允许承受的最大工作应力越低，安全性越高，但会增加材料消耗和构件重量。 【高考题实战】 1. 汽车传动轴连接螺栓承受的主要变形形式是剪切，其内力类型为（） A. 轴力 B. 剪力 C. 弯矩 D. 扭矩 答案：B 解析：剪切变形的特点是外力垂直于构件轴线且作用线相距较近，其对应的内力为剪力，汽车连接螺栓正是承受剪切作用的典型构件。 2. 某汽车车架横梁为矩形截面，截面尺寸b=50mm，h=100mm，其抗弯截面模量Wz为（） A. 8.33×104mm3 B. 4.17×104mm3 C. 5×103mm3 D. 2.5×103mm3 答案：A 解析：根据矩形截面抗弯截面模量公式8.33×104mm3。 3. 材料的屈服强度是塑性材料的极限应力，若某钢材的，安全系数n=1.5，则其许用应力[]为（） A. 360MPa B. 240MPa C. 160MPa D. 80MPa 答案：C 解析：塑性材料许用应力公式为，代入数据得。 4. 运用截面法求解内力时，第一步需要完成的操作是（） A. 建立平衡方程 B. 取研究对象 C. 假想截开构件 D. 计算内力大小 答案：C 解析：截面法的步骤为“截、取、代、平”，第一步是沿需求内力的截面假想将构件截分为两段，再进行后续操作。 5. 下列关于应力单位的换算，正确的是（） A. 1MPa=103Pa B. 1MPa=106Pa C. 1MPa=109Pa D. 1MPa=1012Pa 答案：B 解析：应力的国际单位是帕斯卡（Pa），1MPa=106Pa，该换算关系是强度计算中的基础知识点。 6. 某起重机吊臂受轴向拉力作用，已知最大轴力，横截面面积A=500mm2，材料许用应力，则该吊臂的强度状态为（） A. 满足强度要求 B. 处于临界状态 C. 不满足强度要求 D. 无法判断 答案：A 解析：计算最大工作应力，200MPa<210MPa，满足强度条件。 7. 脆性材料的极限应力是（） A. 屈服强度 B. 弹性极限 C. 强度极限 D. 比例极限 答案：C 解析：脆性材料（如铸铁）受力破坏前无明显塑性变形，其极限应力为强度极限；塑性材料的极限应力为屈服强度。 8. 在平面弯曲正应力强度条件中，Wz的物理意义是（） A. 构件的横截面面积 B. 构件的抗扭截面模量 C. 构件的抗弯截面模量 D. 构件的惯性矩 答案：C 解析：Wz是抗弯截面模量，反映了构件截面形状和尺寸对弯曲强度的影响，其值越大，构件的抗弯能力越强。 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 学科网（北京）股份有限公司 $