模塊二強度與剛度2.3直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算【課題名稱】直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算【教學目標】一、知識目標熟悉直桿軸向拉伸與壓縮的強度計算。二、能力目標培養分析直桿軸向拉伸與壓縮問題的能力。三、素質目標了解直桿軸向拉伸與壓縮的變形與強度計算。四、教學要求1.了解直桿軸向拉伸與壓縮的變形的特點。2.會對直桿軸向拉伸與壓縮的變形作強度計算?！窘虒W重點】對直桿軸向拉伸與壓縮的變形問題作強度計算?！倦y點分析】求許用應力和最大拉力?！窘虒W方法】教學方法：講練法、討論法?！窘虒W資源】機械基礎在線開放課程．“中國職教MOOC”頻道，高等教育出版社?！窘虒W安排】2學時（90分鐘）教學步驟：講授與演示交叉進行、講授中穿插討論、練習與設問?！窘虒W過程】一、導入新課直桿受軸向拉伸與壓縮時產生的變形，將影響到材料的強度，那么如何確定材料的強度能否滿足使用要求呢？二、新課教學1.載荷與失效（1）載荷機械工作時，零件所承受的載荷是力或力矩，或者是由力和力矩組成的聯合載荷。載荷大小或方向不隨時間變化或變化緩慢的叫靜載荷，載荷大小或方向隨時間變化的叫動載荷。根據動力機的額定功率P(kW)和額定轉速n(r/min)計算出的載荷稱為名義載荷。（2）失效零件喪失工作能力或達不到要求的性能時稱為失效。構件的失效主要有強度失效、剛度失效、穩定失效和疲勞失效等形式。2.應力的類型材料在工作時，其所受的外力不隨時間而變化，這時其內部的應力大小不變，稱為靜應力；其所受的外力隨時間呈周期性變化，這時內部的應力也隨時間呈周期性變化，稱為變應力。循環應力指應力隨時間呈周期性的變化，包括——對稱循環變應力非對稱循環變應力脈動循環變應力3.許用應力與安全系數極限應力是指桿件喪失工作能力時的應力。當材料接近極限應力時，構件就處于危險的狀態，為了使材料安全可靠地工作給材料留有足夠的強度儲備，引入一個大于1的安全系數。常取安全系數在1.2-2.5。將極限應力除以安全系數即得到許用應力值。4．拉伸與壓縮時的強度條件為了保證構件在外力作用下安全可靠地工作，必須使構件的最大工作應力小于材料的許用應力，即拉壓桿的強度條件為式中，FN和A分別為危險橫截面上的內力和橫截面積。運用強度條件可解決強度校核、橫截面選擇、確定許可載荷三種類型的問題。【討論】何為危險截面？產生最大應力的橫截面。等截面直桿：位于最大內力處；變截面直桿：綜合內力FN和橫截面積A兩方面確定。5．應力集中與溫差應力（1）應力集中直桿容易出現應力集中的地方常常在直桿截面變化的軸肩、開槽、鉆孔處，也是出現危險斷面的位置。（2）溫差應力溫差也會對直桿產生應力，如北方的熱水管、鐵軌，溫度變化將使材料伸長，產生溫差應力，所以要留出伸縮變形量，以消除溫差可能帶來的應力對管道的影響。強度計算的方法如教材例題2-1、2-2。強度計算對中職學生只要求掌握最基本的方法。6.變應力與疲勞強度變應力：工程中許多構件在工作時受到隨時間而周期性變化的應力。材料在交變應力作用下的破壞習慣上稱為疲勞破壞。（1）疲勞破壞的特點：①交變應力的破壞應力值一般低于靜載荷作用下的強度極限值,有時甚至低于材料的屈服極限。②斷裂前經過多次應力循環作用。③無論是脆性還是塑性材料,交變應力作用下均表現為脆性斷裂,無明顯塑性變形。④斷口表面可明顯區分為光滑區與粗糙區兩部分?！舅伎肌坑檬终蹟噼F絲,彎折一次一般不斷,但反復來回彎折多次后,鐵絲就會發生裂斷,這就是材料受交變應力作用而破壞的例子。（2）影響疲勞強度的因素材料的屈服強度越高，其疲勞強度也越高；應力集中使疲勞強度降低；表面質量高，表面粗糙度值越小，應力集中越小，疲勞強度也越高；零件尺寸越大，材料內部缺陷越多，應力集中源越多，則其疲勞強度越低。三、小結軸向拉伸