文档介绍：课时授课计划
第24次课
【教学课题】: §3-1 材料力学的基本概念
【教学目的】:掌握杆件在轴向拉伸与压缩变形时的内力——轴力的求法
【教学重点及处理方法】:轴力的求法
处理方法: 详细讲解
【教学难点及处理方法】:内力的概念
应力的计算。
处理方法: 结合例题分析讲解
【教学方法】: 讲授法
【教具】:三角板
【时间分配】: 引入新课 5min
新课 80 min
小结、作业 5min
第24次课
【提示启发引出新课】
材料力学是研究构件承载能力的科学。所谓构件的承载能力是指构件在外力的作用下能够满足强度、刚度和稳定性要求的能力。在设计构件时,不仅要满足安全的要求,还要考虑经济问题。
【新课内容】
第四章材料力学的基本概念
一、变形固体的基本假设
1、均匀连续假设:认为整个物体内部充满了物质,没有任何空隙存在,同时认为物体内任何部分的性质完全一样。
2、各向同性假设:认为材料在各个不同的方向都具有相同的力学性质。
3、小变形假设:构件在外力作用下将产生变形,构件的形状、几何尺寸和位置将会发生变化,材料力学研究的问题,限于变形的大小远小于构件的原始尺寸。
二、外力及分类
载荷:作用于构件上的外力。
分类:
1)按作用方式分:体积力和表面力。表面力又分为分布力和集中力。
2)按载荷随时间变化的情况分为静载荷和动载荷。
三、内力、截面法、应力
1、内力的概念
内力:因外力作用引起的内力改变量,也称为附加内力。
2、截面法:用截面假想地把物体分成两部分,以显示并确定内力的方法。其步骤为:
1)截开
2)代替
3)平衡。
3、应力:内力的集度。
单位:帕斯卡。
四、杆件变形的基本形式
杆件:横向尺寸远小于纵向尺寸的构件。
杆件变形的基本形式:
1、轴向拉伸或轴向压缩
2、剪切
3、扭转
4、弯曲。
轴向拉伸与压缩
轴向拉伸与压缩的概念
工程实例
力学模型
受力特点:直杆,所受外力或其合力与杆轴线重合。
变形特点:沿轴线方向将发生伸长或缩短变形。
杆件的这种变形形式称为杆件的轴向拉伸与压缩。
发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉(压)杆。
拉(压)杆的轴力和轴力图

外力——杆件以外物体对杆件的作用力。
     (前面研究的力,主动力和约束反力)
内力——外力引起的物体内部的作用力。 
(物体本来存在内部作用力,外力引起了内部作用力的改变)
也称为附加内力。
    拉(压)杆在外力作用下产生变形,内部材料微粒之间的相对位置发生了改变,其相互作用力也发生了改变。这种由外力引起的杆件内部相互作用力的改变量,称为内力。
内力的特点:1)完全由外力引起,并随着外力改变而改变;
  2)这个力若超过了材料所能承受的极限值,杆件就要断裂;
  3)内力反映了材料对外力有抗力,并传递外力。
    内力的大小和分布形式与杆件的承载能力密切相关。为了保证杆件在外力作用下安全可靠地工作,必须弄清楚杆件的内力。
截面法——用截面假想地把构件分成两部分,以显示并确定内力的方法。
(压)杆的内力——轴力以轴向拉伸杆为例,用截面法求得任一横截面m-m上的内力
    F'N与FN是一对作用力与反作用力。因此,无论研究截面左段求出的内力FN,还是研究截面右段求出的内力F'N,都是m-m截面的内力。
    为了使取左段或取右段求得的同一截面上的轴力相一致,规定其正负号为:轴力FN的符号由变形决定——拉伸时,为正;压缩时,为负。
截面法:
(1)截——沿欲求内力的截面上假想地用一截面把杆件分为两段; 
(2)弃——抛弃一段(左段或右段),保留另一段为研究对象; 
(3)代——将抛弃段对保留段截面的作用力,用内力FN代替; 
(4)平——列平衡方程式求出该截面内力的大小。
截面法是求内力最基本的方法。
注意:1)外力不能沿作用线移动——力的可传性不成立;变形体,不是刚体 
     2)截面不能切在外力作用点处——要离开作用点。
 
轴力图——用平行于杆轴线的x坐标表示横截面位置,用垂直于x的坐标FN表示横截面轴力的大小,按选定的比例,把轴力表示在x-FN坐标系中,描出的轴力随截面位置变化的曲线。
例4-1 图4-2-2a所示的等截面直杆,受轴向力F1=15KN,F2=10KN的作用,求出杆件1-1、2-2截面的轴力,并画出轴力图。
解(1)外力分析先解除约束,画杆件的受力图。
(2)内力分析外力FR,F1,F2将杆件分为AB段和BC段,在AB段,用1-1截面将杆件截分为两段,取左段为研究对象,
右段对截面的作用力用FN1来代替