专题：受力分析、拉伸与压缩.doc

课题 ：物体系统平衡问题的解法 教学目标： 1、掌握静力学三大公理及推论； 2、掌握常见约束的受力分析； 3、重点掌握物体系统平衡问题的解法重点与难点：实际问题的解决教学方法：讲练结合教学过程组织教学1、 复习静力学公理及推论2、 复习常见约束的受力方向和作用点3、 物体系统平衡问题的解决 由两个或两个以上的物体组成的系统称为物体系统。在物体系统中，各物体之间以一定的方式彼此相联接，整个系统又以适当的方式与其他物体相联接。 和单个物体相比，物体系统的约束（或联接）方式和受力情况都比较复杂，而且这类问题不仅要求出系统所受的外力（如支座反力）；同时还要求出系统内各物体之间相互作用的内力。因此求解物体系统的平衡问题，除了要熟练地掌握单个物体平衡问题的基本方法以外，还应注意以下几点：1 选取合适的研究对象常常是解题顺利而简捷的关键。选取研究对象要从已知力和未知力两个方面来分析，一般的途径是：（1） 先取系统整体为研究对象，通过建立平衡方程，解出部分未知力以后，再取系统中某一部分或整个物体为研究对象，解出全部未知力。（2） 先取包含已知力并容易解出未知力的物体为研究对象，而后依次选取其它物体为对象，解出全部未知力。2正确进行受力分析，画出研究对象的受力图。 （1）对物体系统进行受力分析时，要注意区分内力和外力。内力是指研究对象内部之间的相互作用力。由于内力总是成对出现的，彼此大小相等、方向相反，作用线相重合；并且它们在任何轴上投影之和以及对任何点的矩的和都分别等于零。所以在研究对象的受力图上，内力无需画出。至于研究对象以外的物体对研究对象的作用力，称为外力。在受力图上外力必须一个不漏地予以考虑。 必须注意的是，内力和外力的划分并不是绝对的，而是对一定的研究对象而言的。例如某个力对整个系统来说是内力，但对某个局部它就成为外力了。2 由于系统中各物体之间相互联系和约束，因此从系统中取出某一物体为研究对象时，要注意它和周围物体之间的相互作用，弄清每个力是“谁”对“谁”的作用，要符合作用力和反作用力的规律。3静力学中只研究静定系统的平衡问题对于一个由n个物体组成的系统，若其中每个物体受平面一般力系作用，则对该物体最多可列出三个独立平衡方程，而整个系统则总共可列出3n个独立平衡方程（若系统中有些物体受平面汇交力系或平面平行力系作用，则总共列出的独立平衡方程也将相应地减少）。如果系统中未知力的数目等于或小于能列出的独立平衡方程的数目，则该系统是静定的，否则就是静不定的，在静力学中只研究静定系统的平衡问题。因此在解物体系统的平衡问题时，可先判断一下系统是否静定，从而确定是否能用静力学方法求解。例：梁AC用三根链杆支承，所受荷载如图所示。设梁的自重不计，试求每根链杆所受的力。解:(1)取梁AB为研究对象。 (2)画受力图。 (3)选取投影轴和矩心。 (4)列平衡方程求解。计算结果正值与假设方向相同，负值与假设方向相反。 研究对象的选取比较灵活，有时是系统整体，有时是系统的一部分，有时是其中的某个物体，研究对象选得合适，练习1：三铰支架受力、约束如图1-21a所示，试画出各构件的受力图。练习2冲床机构受力、约束如图1-23a所示，试画出各构件的受力图。练习3、图所示，三铰拱桥又左右两拱铰接而成，在BC作用一主动力。忽略各拱的自重，分别画出拱AC、BC的受力图。 F C A B 4、 小结1、静力学公理及推论2、二力构件的受力分析 3、物体系统平衡问题的解决5、 作业1、完成以上练习题2、大纲上的相关题目 课题 ： 拉伸与压缩的相关计算教学目标： 1、掌握许用应力、安全系数的相关知识； 2、熟练掌握轴向拉伸和压缩时强度条件； 3、熟练掌握轴向拉伸和压缩时的相关计算重点与难点： 轴向拉伸和压缩时的相关计算教学方法：讲练结合教学过程1、 组织教学2、 复习相关知识许用应力在强度计算中，把材料的极限应力除以一个大于1的系数n（称为安全系数），作为构件工作时所允许的最大应力，称为材料的许用应力，以表示。（一）、安全系数：1、安全系数的确定：（1）、考虑载荷变化，构件加工精度不够，计算不准确，工作环境的变化；（2）、考虑材料的性能差异及材质的均匀性。2、安全系数的选取：（1）、原则：安全又经济。（2）、安全系数的选取：（二）、轴向拉伸和压缩的强度计算轴向拉伸和压缩时强度条件：为了保证构件在外力作用下安全可靠地工作，必须使构件的最大工作应力小于材料的许用应力，即：。1、强度校核：直接应用公式，若杆件满足强度条件，就能安全工作，否则，因强度不够而不安全。2、设计截面：将公式改成：，即可确定杆件所需的横截面面积。3、确定许用载荷：可先由静力平衡方程求出杆件的内力与外力之间的关系，再代入：NA，就可确定出杆件或结构所能承受的最大许可载荷。（三）、举例：1、某厂车间自行研制的一台悬臂吊车，其结构尺寸如图所示，电动葫芦能沿横杆AB移动。已知电动葫芦和吊重共计20KN，以Q表示，拉杆BC用A3圆钢，其直径d=20mm，许用应力=120Mpa。问：（1）、校核该拉杆的强度。 （2）、若该杆的强度不足，可提出怎样的解决办法？解：（1）、取B点为研究对象，画出其受力图。由Fy=0：RBCsin-Q=0。解得：RBC=Q/sin。在ABC中，sin=AC/BC=1.5/3.35，代入上式得：RBC=44.66KN。Nmax=RBC=44.66KN。校核BC杆的强度：=Nmax/ABC=4X44.66X103/d2=4X44.66X103/X202=142Mpa=120Mpa。BC杆的抗拉强度不足。（2）、可提出如下办法来满足BC杆的强度要求：选用较好的材料，如可选用45号钢，其抗拉的许用应力=220Mpa。：增大BC杆的直径，从而增大BC杆的横截面面积。ANmax/，A=d2/4。d2/4Nmax/,，取整圆d=22mm。：当该吊杆结构已设计好，工作的载荷在可减轻的情况下，可提出第三种办法：减轻吊重。NmaxABC=120Xd2/4=120XX202/4=37699（N），Nmax=RBC=Qmax/sinQmax=RBC sin=37699X1.5/3.35=16889N。练习1、如图所示钢制拉杆承受载荷F=32kN，若材料的许用应力=120MPa，杆件横截面积为圆形，求横截面的最小半径。 F F 练习2如图所示，等直杆AD，左端固定，F1=100KN，F2=80KN，F3=60KN,求各段杆的轴力，做出轴力图。 F1 F2 F3 B C D 1m 3m 1.5m 练习3、一钢木结构如图所示。AB为木杆，其截面面积，许用应力1=7Mpa；BC杆为钢杆，其截面面积，许用应力2=160Mpa，求该结构在B处可吊的最大载荷P。解：（1）、先由AB杆的最大内力求出最大载荷P1。由：=NAB/A11。NABA1 1=7X10X103=7X104N。取B点为研究对象，画出其受力图。列平衡方程式：Fx=0：NAB NBCcos300=0(1)Fy=0：NBCsin300-P1=0。.(2)联立（1）、（2）式得：P1=4.04X104N。（2）、再由BC杆的最大内力求出最大载荷P。=NBC