材料力学——第9章(平面弯曲杆件的变形与刚度计算)
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《建筑力学》课程教学大纲一、本课程的地位、作用和任务《建筑力学》是水利水电建筑工程专业的一门重要的专业基础课,在本专业中起着承上启下的作用,为后续课程打基础。
《建筑力学》的任务是:教授学生掌握物体受力分析与静力平衡问题的求解方法;杆件及结构内力与变形的分析方法;关于构件的强度、刚度与稳定性的计算及构件应力、应变的方法。
通过本课程的学习,要求学生具备对常见结构、构件进行受力分析、内力与变形计算的能力,并初步具备对结构的实验分析能力。
二、教学内容和教学要求第一章绪论1、教学内容建筑力学的研究对象、研究方法、主要内容。
2、教学要求了解建筑力学课程的性质、地位和作用,了解建筑力学各部分的内容、了解建筑力学的学习方法。
第一篇、静力学第二章刚体静力分析基础1、教学内容2—1 力与力偶1)力的概念和性质2)力对点之矩3)力偶的概念和性质2—2 约束与约束反力1)约束与约束反力的概念2)工程中常见的约束与约束反力2—3 受力分析与受力图2、教学要求(1)理解力、力对点的矩、平面力偶的概念及静力学的四个公理,合力矩定理、刚体的概念;掌握平面力偶系合成的计算。
(2)了解约束的概念及荷载的分类;了解作用在构件上荷载的计算方法;掌握常见工程中的约束类型及其约束反力的确定;第三章平面力系1、教学内容3—1 平面力系向一点的简化1)力的平移定理2)平面力系向一点的简化3)力在坐标轴上的投影主矢与主矩的计算4)平面力系向一点简化结果的进一步分析3—2 平衡方程及其应用1)平面一般力系的平衡条件和平衡方程2)平面力系的几种特殊情形3)静定与超静定问题4)物体系的平衡问题2、教学要求(1)了解力的平移定理的内容;掌握力在坐标轴上的投影的概念及计算,掌握合力的投影定理;(2)理解平面一般力系的概念;了解平面一般力系向一点简化和简化结果分析。
(3)掌握平面一般力系、平面汇交力系、平面平行力系及平面力偶系的平衡方程及其应用,重点掌握常见物体支座反力的求法。
《材料力学》课程教学大纲(80学时5学分)一. 课程的地位及其任务材料力学是一门由基础理论课过渡到专业课的技术基础课。
其任务是研究杆件在载荷作用下的强度.刚度和稳定性的问题,为工程有关零构件设计提供必要的基础知识和计算方法。
二. 课程的基础要求(1)基本掌握将一般工程零部件或结构简化为力学简图的方法。
(2)牢固树立四种基本变形及组合变形的概念,熟练掌握直杆的受力分析。
(3)熟练掌握杆件在基本变形下的内力、应力、位移及应变的计算,并能应用强度.刚度条件进行计算。
(4)了解平面几何图形的性质,能计算简单图形的静矩、形心、惯性矩、惯性半径和圆截面的极惯性矩。
能用平行移轴公式求简单组合截面的惯性矩。
会应用型钢表。
(5)熟练掌握求解简单超静定问题的基本原理和方法,正确建立变形条件,掌握用变形比较法解轴向拉压超静定问题及简单超静定梁。
(6)掌握应力状态和强度理论,并能进行组合变形下杆件的强度计算。
(7)掌握常用金属材料的力学性质及测定方法,对电测应力方法有初步认识。
(8)理解剪切的概念,能进行剪切和挤压的实用计算。
(9)正确理解弹性稳定平衡的概念,确定压杆的临界载荷和临界应力,并进行压杆稳定性计算。
(10)掌握受铅垂冲击时杆件的应力和变形计算。
(11)掌握动静法求动载荷问题,掌握用能量法求杆件受冲击时的应力和变形。
(12)认识交变应力及疲劳破坏的涵义,了解交变应力下材料的持久极限及其主要影响因素,初步掌握对称循环下构件的疲劳强度计算。
(13)正确认识能量法的基本原理和方法,熟练掌握用单位力法计算结构的位移。
三. 教学内容及学时分配1. 绪论及基本概念(2学时)材料力学的任务及研究对象;变形固体的概念及基本假设;内力与截面法。
应力与应变的概念。
2. 杆件的内力与内力图(9学时)轴向拉压杆的轴力及轴力图。
功率.转速与外力偶矩的关系。
扭转杆的扭矩及扭矩图。
梁的计算简图。
平面弯曲梁的剪力和弯矩。
弯矩方程和剪力方程。
第二章杆件内力与内力图2-2(b)、(d)、(g)试作图示各杆的轴力图,并确定最大轴力| F N |max 。
2-3(b)试求图示桁架各指定杆件的轴力。
2-4(c)试作图示各杆的扭矩图,并确定最大扭矩| T |max 。
2-5图示一传动轴,转速n =200 r/min ,轮C为主动轮,输入功率P=60 kW ,轮A、B、D均为从动轮,输出功率为20 kW,15 kW,25 kW。
(1)试绘该轴的扭矩图。
(2)若将轮C与轮D对调,试分析对轴的受力是否有利。
2-8(a)、(c)、(e)、(g)、(h)试列出图示各梁的剪力方程和弯矩方程。
作剪力图和弯矩图,并确定|F s |max及|M |max值。
2-9(a)、(c)、(d)、(f)、(g)、(i)、(k)、(l)、(m)试用简易法作图示各梁的剪力图和弯矩图,并确定|F s |max及|M |max值,并用微分关系对图形进行校核。
2-10设梁的剪力图如图(a)(d)所示(见教材p39)。
试作弯矩图和荷载图。
已知梁上无集中力偶。
2-11(b)试用叠加法绘出图示梁的弯矩图。
2-6一钻探机的功率为10 kW,转速n =180 r/min。
钻杆钻入土层的深度l= 40m。
若土壤对钻杆的阻力可看作是均匀分布的力偶,试求分布力偶的集度m,并作钻杆的扭矩图。
2-14图示起重机横梁AB承受的最大吊重F P=12kN,试绘出横梁AB的内力图。
第三章轴向拉压杆件的强度与变形计算3-1图示圆截面阶梯杆,承受轴向荷载F1=50kN与F2的作用,AB与BC段的直径分别为d1=20mm与d2=30mm,如欲使AB与BC段横截面上的正应力相同,试求荷载F2之值。
3-5变截面直杆如图所示。
已知A1=8cm2,A2=4cm2,E=200GPa 。
求杆的总伸长量。
3-7图示结构中,AB为水平放置的刚性杆,1、2、3杆材料相同,其弹性模量E=210GPa ,已知l =1m,A1=A2=100mm2,A3=150mm2,F P=20kN 。