土木工程力学（第三版）教案 12-剪切与扭转.doc

西安铁路职业技术学院

教师课时授课计划

课程名称

《工程力学-土木》

授课学时

2学时

授课班级

铁道工程技术

（高职一年级）

班级人数

XX

授课地点

XX

授课形式

线上线下混合教学

教学课题

4.1连接件的剪切强度与挤压强度

4.2圆轴扭转时的内力

教材资源

选用教材：“十二五”国家规划教材《土木工程力学（第三版）》

高等教育出版社，王秀丽主编，2024年出版。

参考教材：《工程力学》王建中主编

人民交通出版社，2011年出版。

教学目标

知识目标

掌握剪切和扭转的概念；

掌握剪切强度和挤压强度的计算公式；

掌握圆轴扭转时内力

能力目标

能够根据剪切和挤压强度条件进行强度计算或验算；

能够进行扭矩的计算和正确绘制扭矩图

素质目标

培养学生团队合作精神；

培养学生的动手操作能力；

培养学生自主创新、攻坚克难的专业精神。

教学重点

重点内容

连接件的剪切强度计算

突破措施

案例分析实战练习

通过螺栓连接实例，分析各部位受力情况，找出易折损位置，对应理论公式；

教学难点

难点内容

绘制扭矩图

突破措施

常识引导讲练结合

通过几组工程受扭杆件的情况，引导学生进行受力分析；同时让学生多练习习题，巩固计算、制图要点。

教学策略

教法

学法

讲授法、任务驱动法、问题导向法、自主探究法等。

教学资源

（自建）在线开放课、知到APP、智慧职教云、力学小实验、演示动画、微课、PPT、文本、图片等。

（一）课前导学

教学环节

教学内容

课程思政融入点

课前自学

教师推送在线开放课中《剪切与扭转》的视频讲解，帮助学生预习知识。

教师推送视频《“深蓝探索”智能钻井平台》，讲述了我国必威体育精装版的“大国重器”——全球首个智能化海上钻井平台，最大钻井深度高达9144米。让学生观看并发表感想；同时让学生思考：如此庞大的结构，其连接件的受力情况；以及“深蓝探索”钻杆的受力（扭矩）随着钻探深度有何变化。

/2021/09/10/VIDEd5WvrYQDeNHhV4ZdY237210910.shtml

通过《“深蓝探索”智能钻井平台》视频，让学生了解我国海洋钻井技术的发展历程，增加民族自豪感和爱国主义情怀。

培养学生建立自主创新、攻坚克难的意志，引导学会从现象去思考本质，主动探究。

（二）课中提升

教学环节

教学内容

课程思政融入点

课前任务回顾

（约10）

点评课前小组作业，选择观后感进行展示，并查看学生对扭矩的理解。

让学生充分进行团队合作，激发学生自主学习和分析问题的能力。

连接件的剪切强度与挤压强度

（约60）

一、剪切的定义

杆件在一对相距很近、指向相反的横向外力作用下，横截面沿外力方向发生错动的变形，称为剪切。

二、连接件的受力分析

螺栓在接触面承受钢板挤压产生挤压变形，在横向反作用力作用产生剪切变形，钢板受到拉伸。

三、剪切的实用计算

1.剪切面As：连接件剪切强度的危险截面；

2.剪力Fs——用截面法显示、计算剪切面的内力

3.切应力：分布剪力在一点的面集度τ称为切应力。许用切应力[τ]

4.连接件的剪切强度条件

四、挤压的实用计算

1.挤压面Abs：接触面的投影。

2.挤压力Fbs

3.挤压应力σbs：分布挤压力在一点处的面集度；许用挤压应力[σbs]

4.连接件的挤压强度条件

五、剪切与挤压的关系

1.同时发生，发生剪切一定存在挤压；

2.剪切是两个力作用的结果；挤压是一个力作用的结果；

3.剪切面是横截面；挤压面是接触面；

4.剪切力与横截面相切，挤压力是外力；

5.都发生在连接件上。

六、习题

两块钢板用一颗铆钉连接，铆钉的直径d=24mm，每块钢板的厚度t=12mm，铆钉的许用应力=100MPa，[σbs]=250MPa。钢板传递拉力Fp=40kN，试校核铆钉的强度。

解：（1）外力、内力：钢板半颗铆钉

（2）剪切强度计算：

剪切强度足够。

（3）挤压强度计算：

挤压强度足够。

许用切应力和许用挤压应力，为保证结构安全设置的含有一定安全系数的参数，提醒学生做人做事要知是非、守底线。

连接件的剪切与挤压同时发生，强度计算时要分别计算；让学生感知事物影响因子不止一个，要全面分析、综合研判，切记马虎大意、顾此失彼。

看图时用心仔细、严谨认真，切勿因为粗心大意造成计算错误。

圆轴扭转时的内力

（约30）

一、扭转的定义

一对作用面垂直于直杆轴线的转向相反的外力偶作用在圆截面直杆的两端，横截面绕轴线发生相对转动，这种变形称为扭转。

二、内力

扭转内力偶——用截面法显示内力时，横截面上的与外力偶相平衡的力偶；

扭矩T——力偶矩，单位kN·m。

三、正负号判定（右手螺旋法则）

右手四指的握向与扭