轴向拉压杆的强度计算 九源授课课件.ppt

* 轴向 杆的强度计算 土木工程力学基础 重庆九源教育分享 模块一 任务设置 （一）任务情景 任务：公路上一小桥，每个桥墩需承受外部荷载为——2500KN，使用C25混凝土砌筑桥墩，桥墩截面尺截面 尺寸为（400×400mm），如不计截面中钢筋承受的应力，试校核桥墩是否满足强度要求？如不满足，采取什么样的措施进行改善？ （二）任务分析细化 细化问题一，用什么物理量来描述材料强度？ 细化问题二，探寻构件符合正应力强度条件？ 细化问题三，探寻强度和面积之间的科学关系？ 模块一 任务设置 学生活动： ①组建探究小组——每组4-5名学生 ②明确探究任务——完成三个细化任 务，寻找思路，最终解决情景大任务。 模块一 任务设置 讨论问题（一） 模块二 课题探讨 1.强度：物体抵抗力的能力。 小问题：物体运动快慢——可用速度这个物理量来表示 ，物体强度用什么物理量来表示？ 拉、压杆问题只研究轴向力对杆件的压缩或拉伸问题，即抗拉或抗压强度问题。 2.观察图示回答问题 小问题：杆件A和杆件B分别用力F1和F2刚好被拉断，如果F1＞ F2时，A材料比B材料抗拉，对么？ 模块二 课题探讨 图示 F1 F2 A F2 F1 B 如果F1＞ F2时，且SA=SB，是否可以判断谁的抗拉强度大。 探究结果：反应轴向抗拉、抗压强度的物理量与物体受力和截面积有关。 我们可以用——应力来表示强度的大小 模块二 课题探讨 图示 F1 F2 A F2 F1 B 3.许用应力：保证构件安全可靠工作所容许的最大应力值。 ? σ°为极限应力，n为的安全系数。 模块二 课题探讨 [σ] = σ0 n 讨论问题（二） (1.)观察视频 模块二 课题探讨 思考：受压物体发生破坏的过程。 轴向压力作用下物体并没有马上发生破坏，当施加的外力达到一定程度时，杆件才发生破坏。 模块二 课题探讨 模块二 课题探讨 (2.)引导学生分组讨论破坏的原因 讨论结果—— 外部施加的压力使截面产生的正应力 大于 材料本身能承受的最大的应力时材料破坏 (3.)总结学生讨论结果给出正应力强度条件公式 为保证拉压杆具备足够的强度，最大工作应力σmax不能超过材料的许用应力[σ]。 即其强度条件是： 模块二 课题探讨 最大工作应力σmax ≤许用应力[σ] 讨论问题（三） 1.观看图示提出问题 模块二 课题探讨 图示Ⅰ F1 A1 A2 F1 F1 F1 问题（1）同种材料制成A1、A2（A1＜A2）不同截面面积的杆件，受到大小相同轴向压力F1时，哪个杆件相对更安全? 问题（2）同种材料制成两个相同截面的杆件，受到大小不同轴向压力F1、F2(F1＞F2)时，哪个杆件相对更安全? 模块二 课题探讨 图示Ⅱ F1 F2 A F2 F1 3.请思考构件截面---轴向外力---构件正应力强度三者之间的关系。 2.总结小组分析结论 正确答案：（1）截面面积为A2的杆件更安全。 （2）受较小F2力的杆件更安全。 联系正应力强度公式思考 模块二 课题探讨 4.基本公式变形及应用 ： （1）变形Ⅰ： [A]≥N/[σ] 应用—— 截面设计 （2）变形Ⅱ： [P]≤A × [σ] 应用——确定许用荷载 模块二 课题探讨 模块三 实际应用 力学方式归纳情景任务 长方体C25混凝土([σ]=12.5Mp)杆件，截面尺截面 尺寸为（400×400mm），杆件受外部轴向压荷载——2500KN，试校核杆件是否满足强度要求？如不满足，采取什么样的措施进行改善？ 1.强度校核： 2500000/(400×400)=15.625Mp≥12.5Mp 工作应力大于许用应力，杆件不安全。 *