轴向拉压竞赛课件-张慧聪.ppt

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1、直杆轴向拉伸与压缩湖北省工业建筑学校湖北省工业建筑学校张慧聪张慧聪o主要内容n内力的概念内力的概念n轴向拉伸和压缩概念轴向拉伸和压缩概念n截面法画轴力图截面法画轴力图o重点o轴向拉伸或压缩概念轴向拉伸或压缩概念o难点o截面法求轴力，画轴力图截面法求轴力，画轴力图.知识回顾知识回顾杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式（1 1）轴向向压缩或拉伸或拉伸（2 2）剪切）剪切（3 3）扭）扭转（4 4）弯曲）弯曲平行力系平衡方程平行力系平衡方程X=0Y=0汽汽车传动轴知识回顾知识回顾导入新课导入新课o1、创建情境，引入新课、创建情境，引入新课 现在时髦全民健身，大家都在积极参加体育锻炼，在这里我们一起做

2、实验，看一下最常见的弹簧拉力器。你能拉得你能拉得动吗？动吗？PPB、哇，好、哇，好费劲啊。啊。谁在和我在和我较劲？A、服了，服了，、服了，服了，我投降，再拉我就我投降，再拉我就断了断了A、小、小样，看你有，看你有多大的多大的劲A.哈哈，俺哈哈，俺老老孙，新名，新名字叫内力哦字叫内力哦B.我就不信了，我就不信了，制不了你，我制不了你，我拉拉拉拉拉拉2、利用、利用动漫提高学生的好奇心漫提高学生的好奇心导入新入新课导入新入新课例如：例如：为什么我什么我们拉的拉的时候那么候那么费力？力？3、提出、提出问题学生学生讨论并回答并回答问题：当然是有我的存当然是有我的存在哦在哦-内力内力因因为内力是由于外力的

3、作用引起内力是由于外力的作用引起的，当外力的，当外力变化化时，内力也会，内力也会产生生变化化一般情况下，内力随外力的增一般情况下，内力随外力的增长而增而增大；当内力达到某一限度大；当内力达到某一限度时将引起构将引起构件破坏（件破坏（变形、拉断）。形、拉断）。不好意思，还不好意思，还是我啊内力是我啊内力谁在跟我在跟我们较劲？为什么我什么我们拉的越拉的越长越越费劲呢？而松开的呢？而松开的时候，它候，它又恢复到原状呢？又恢复到原状呢？为什么不能无限制的把皮筋拉什么不能无限制的把皮筋拉长？通通过这种游种游戏提提问解答的方式解答的方式导出内力的概念出内力的概念。确定杆件的内力，是确定杆件的内力，是解决杆

4、件解决杆件强度与度与刚度度问题的重要的重要环节。为什么要确定内力的大小？什么要确定内力的大小？内力概念内力概念1 1）内力概念：）内力概念：内力是指因外力作用而引起构件内部之间内力是指因外力作用而引起构件内部之间的的相互作用力，相互作用力，称内力称内力。2 2）产生的原因：材料变形时，杆件内部质点之间产生）产生的原因：材料变形时，杆件内部质点之间产生了用来抵抗变形，企图使材料回复原状的抵抗力。了用来抵抗变形，企图使材料回复原状的抵抗力。3 3）内力特点：内力是外力作用引起的，当外力变化时，）内力特点：内力是外力作用引起的，当外力变化时，内力也产生变化。在一般情况下，内力随外力的增长而内力也产生

5、变化。在一般情况下，内力随外力的增长而增大；当内力达到某一限度时将引起构件破坏。增大；当内力达到某一限度时将引起构件破坏。4）轴力概念：轴力概念：轴向拉压杆的内力称为轴力轴向拉压杆的内力称为轴力工程实例工程实例千斤顶千斤顶9工程实例工程实例世界第一斜拉桥世界第一斜拉桥南通大南通大桥桥斜拉索斜拉索从感知到理解，从感知到理解，从感性到理性，从感性到理性，从学会到到会学。从学会到到会学。工程实例工程实例二、变形特点：二、变形特点：二、变形特点：二、变形特点：沿轴向伸长或缩短沿轴向伸长或缩短沿轴向伸长或缩短沿轴向伸长或缩短一、受力特点：一、受力特点：一、受力特点：一、受力特点：外力的合力作用线与杆的轴

6、线重合外力的合力作用线与杆的轴线重合外力的合力作用线与杆的轴线重合外力的合力作用线与杆的轴线重合FFFF 轴向压缩轴向压缩轴向压缩轴向压缩轴向拉伸轴向拉伸轴向拉伸轴向拉伸轴向拉伸与压缩的概念轴向拉伸与压缩的概念我们如何来确定内力的大小和方向呢我们如何来确定内力的大小和方向呢？轴力及其求法截面法截面法截面法：由于内力是杆件内部的相互作用力，从由于内力是杆件内部的相互作用力，从杆件的外部，你是杆件的外部，你是“看不见，摸不着看不见，摸不着”，所以只，所以只有用一平面将杆件截开，才有可能使内力暴露出有用一平面将杆件截开，才有可能使内力暴露出来，也才能确定出内力的大小和方向。这就是截来，也才能确定出内

7、力的大小和方向。这就是截面法。面法。轴力轴力：轴向拉压杆的内力称为轴力。其作用线与 杆的轴线重合,用符号 表示FN-F=0FN=F轴力轴力单位：单位：牛顿（牛顿（NN）FN的作用线的作用线与轴线重合与轴线重合FFFN由由X=0X=0解题步骤：解题步骤：1 1、切开、切开2 2、代力、代力3 3、平衡、平衡截面法截面法轴力及正负号规定 当轴力的指向离开截面时，杆受拉，规定轴力为正；反当轴力的指向离开截面时，杆受拉，规定轴力为正；反之，当轴力指向截面时，杆受压，规定轴力为负。即之，当轴力指向截面时，杆受压，规定轴力为负。即拉为拉为正，压为负正，压为负。FFNFFN同一位置左、右侧截面内力分量必须具

8、有相同的正负号。同一位置左、右侧截面内力分量必须具有相同的正负号。采用设正法采用设正法左半段右半段截面法求内力举例：截面法求内力举例：例例1 求杆求杆ABAB段和段和BCBC段的内力段的内力ABC2PPP11222PFN1FN22PP轴向内力计算轴向内力计算例例2 2、一直杆受力如图示一直杆受力如图示,试求试求1-11-1和和2-22-2截面上的轴力。截面上的轴力。20KN20KN40KN112220KN20KN20KN20KN40KN11练一练练一练一直杆受力如图示一直杆受力如图示,试求试求1-11-1和和2-22-2截面上的轴力。截面上的轴力。FF2F2F1122F2F22F准备好了吗准备

9、好了吗练一练练一练F FN1N1F FN2N2F FN1N1=-F=-FF FN2N2=F=F你做对了吗你做对了吗？轴力图o轴力与截面位置关系的图线称为轴力图FAB113F22C2FF2Fo画轴力图时，以杆轴线为参考基线，拉力画在上方，压力画在下方o轴力只与外力有关，截面形状变化不会改变轴力大小。20kN40kN10kNABCD202010FN图（kN）+-202010FN图（kN）+-轴力图意义:1.1.反映出轴力与截面位反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；置变化关系，较直观；2.2.确定出最大轴力的数值确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置；即

10、确定危险截面位置；3.3.特点：特点：封闭图形封闭图形 突变值突变值 =集中载荷大小集中载荷大小 FF2F2F112233FN1=FFFN1F2FFN2FFN3例例3作杆件的内力图作杆件的内力图轴力图轴力图FF2F2FFFFFN图（KN）例例4 4：已知：已知F F1 1=10kN=10kN；F F2 2=20kN=20kN；F F3 3=35kN=35kN；F F4 4=25kN;=25kN;试画出图示杆件的轴力图。试画出图示杆件的轴力图。CF1F3F2F4ABDFN1F1F1F3F2F4ABCD2233FN3F4FN2F1F22 2、绘制轴力图。、绘制轴力图。111 1、计算各段轴力、计算

11、各段轴力3、确定危险面位置、确定危险面位置FN图（KN）FNmax=25KNFNmax=25KN危险面位置为危险面位置为 CD CD段。段。轴向内力例5o图示砖柱，高h=3.5m，横截面面积A=370370mm2，砖砌体的容重=18KN/m3。柱顶受有轴向压力F=50KN，试做此砖柱的轴力图。350yFFFN解：5058.6FN图（KN）画轴力图步骤画轴力图步骤1、分析外力的个数及其作用点；、分析外力的个数及其作用点；2、利用外力的作用点将杆件分段；、利用外力的作用点将杆件分段；3、截面法求任意两个力的作用点之间的轴力；、截面法求任意两个力的作用点之间的轴力；4、做轴力图；、做轴力图；5、轴力

12、为正的画在水平轴的上方，表示该段杆件发生、轴力为正的画在水平轴的上方，表示该段杆件发生拉伸变形拉伸变形画轴力图注意事项画轴力图注意事项1、两个力的作用点之间轴力为常量；、两个力的作用点之间轴力为常量；2、轴力只随外力的变化而变化；、轴力只随外力的变化而变化；与材料变化，截面变化均无关；与材料变化，截面变化均无关；3、只有沿轴线方向的外力才产生轴力；、只有沿轴线方向的外力才产生轴力；4、x轴永远与轴线平行，且用外力的作用点将轴永远与轴线平行，且用外力的作用点将x轴分段；轴分段；5、每一次求内力时必须严格用截面法；、每一次求内力时必须严格用截面法；且在整个杆件上分二留一；且在整个杆件上分二留一；2

13、P2PP P2P2P5P5PABCED2P3PP直接画法：直接画法：由左至右画由左至右画，遇到向，遇到向左左的集中力则轴力图向的集中力则轴力图向上上突变；遇到突变；遇到 向向右右的集中力则轴力图向的集中力则轴力图向下下突变；突变值等于集中力的大小。其它为突变；突变值等于集中力的大小。其它为水平线，最终形成一个封闭图形。水平线，最终形成一个封闭图形。轴力图中有突变的地方一定对应有集中力作用！（轴力图中有突变的地方一定对应有集中力作用！（检验检验）轴力图简捷画法 FN图练习、用简捷画法作出轴力图练习、用简捷画法作出轴力图 ABCDF1=40kNlllF2=8kN48kN48kNDCBA4840F

14、FN N图（图（kNkN）+解题步骤：1）求支座反力：2）做轴力图3）用简捷画法检验 (左上右下）ABCPA A：ABAB段段轴轴力大力大 B B：BCBC段段轴轴力大力大 C C：轴轴力一力一样样大大图示结构中，图示结构中，AB为钢材，为钢材，BC为铝，在为铝，在P力作用下力作用下 。想一想想一想本章小结本章小结o本节讲述了轴向抗压杆的内力本节讲述了轴向抗压杆的内力轴力的计算轴力的计算和内力图的绘制。和内力图的绘制。o1、内力：由外力引起的杆件内部各部分之间的、内力：由外力引起的杆件内部各部分之间的相互作用力。相互作用力。o2、轴力：轴向拉压杆的内力称为轴力。用符号、轴力：轴向拉压杆的内力称

15、为轴力。用符号 表示。轴向拉伸，对应的力称为拉力；轴表示。轴向拉伸，对应的力称为拉力；轴向压缩，对应的力称为压力。向压缩，对应的力称为压力。o3、轴力的计算方法、轴力的计算方法截面法截面法o 步骤：截步骤：截代代平平本章小结o注意注意:o1)轴力图应画在荷载图的对应位置上轴力图应画在荷载图的对应位置上;o2)轴力正负号规定拉轴力正负号规定拉“+”压压“-”o3)标注正负号、单位和特征值标注正负号、单位和特征值;o4)阴影线垂直于横坐标阴影线垂直于横坐标,不是斜线。不是斜线。o5)轴力图突变的位置对应有集中力作用！否轴力图突变的位置对应有集中力作用！否则轴力图不会突变！则轴力图不会突变！作下列各杆件的作下列各杆件的轴轴力力图图30KN50KN40KN60KN30KN50KN练一练练一练10KN30KN90KN20KN50KN20KNPP2P2P2PPP2PP作业：作下列各杆件的轴力图及教材作业：作下列各杆件的轴力图及教材p101 p101 习题习题4-14-1