首页 >
论文范文 >
自然科学论文 >
力学论文 >
应用力学论文 >
探讨职业院校力学教学中案例启发方法的运用
摘要： 本文基于生活中的力学现象，利用屋架梁为什么做成“鱼腹式”形状、铁和钢的破坏截面为什么不同、桥中的梁为什么是空心的三个通俗易懂的案例来分析力学概念，给高职院校学生在学习力学课程时进行感性认知和启发，提高了学生的学习兴趣，激发了学生的探索精神，教学质量得到了显著提高。
加入收藏
高职院校学生的文化成绩、学习能力普遍较差，对于力学课程的学习普遍反映很难，对于一些基本力学概念都不理解，这对以后的学习、工作埋下了隐患，往往很多工程事故就是由于设计人员或者施工人员对结构的基本力学概念学习不足所致。2009年6月上海某13层在建居民楼发生整体倾覆倒塌，事故主要原因是由于施工方在大楼一侧开挖基坑，另一侧堆土9m高，地基土产生不平衡的水平推力，剪断PHC管桩造成楼房整体失稳倒塌;负责调查事故的江欢成院士指出，近年来的施工事故，往往是在一些常识性力学问题上出错，犯的错误也越来越低级［1，2］。本文以生活中的力学现象为出发点，利用通俗易懂的案例来分析力学概念，给高职院校学生在学习力学课程时进行感性认知和启发。
1、案例1:屋顶桁架梁为什么设计成变截面的“鱼腹式”形状
工业厂房、加油站、农贸市场等屋顶的桁架梁在平时生活中随处可见，为什么屋顶桁架梁的截图设计成“两头小、中间大”的三角形和梯形形状。因为简支梁在均布荷载作用下的弯矩图是“两端小、跨中大”，Mq是均布荷载q产生的跨中弯矩，
(跨中下拉)。当外界的荷载越大时，为了保证结构的安全，截面的抗力应该也要越大，所以受力大的地方，截面也就较大;受力小的地方，截面也就较小。其实就是等强度设计的原理，截面上每处的荷载弯矩M不同，通过变截面设计使截面正应力处处相等，这样可以充分发挥材料的力学性能;屋顶桁架梁的等强度设计其实就是变截面设计，按截面抗弯抵抗矩w来确定，弯曲应力强度σ=M/w;该例可以对截面内力计算、截面设计的概念进行启发［3］。
2、案例2:低碳钢、铸铁的拉伸实验，为什么两者截面破坏不同
铸铁拉伸的破坏面为横截面断裂，原因分析如下:铸铁中含碳量大于2%，强度低的碳悬浮其中，等效于铁里有裂缝或空洞，导致结构松散，变成脆性材料;其抗压强度较高、抗拉强度和塑性较差、抗拉强度小于抗剪强度;根据单轴拉伸强度理论，铸铁拉伸破坏截面在0°方向(与杆轴线垂直的方向)正应力达到最大值σαmax=pα，此时材料因抗拉强度达到极限而破坏［4，5］。其中:σα为一点的正应力，
;τα为一点的切应力，
;pα为截面的应力。
低碳钢拉伸的破坏面为斜截面断裂，原因分析如下:低碳钢是塑性材料，其抗拉强度大于抗剪强度;截面在45°角(与杆轴线成45°角)切应力达到最大值
，此时材料因抗剪强度达到极限而破坏。该例可以对材料力学，构件截面塑性、脆性极限破坏等概念进行启发，效应是根据弹性力学方法得出来的，抗力是根据截面弹塑性极限破坏计算出来的，允许带裂缝工作。
3、案例3:跨江大桥的矩形梁中间为什么做成空心的
桥中的梁主要是以弯曲变形为主，矩形梁受弯时，梁的跨中上部受压，下部受拉，显然横截面上有一个既不受拉又不受压的分界线，分界线的应力为零，该分界线称作中性轴。中性轴附近受的应力较小，为减轻自重可挖掉部分材料，使梁的截面受力更合理。预制板中间挖成空心的圆孔，同样可用中性轴的概念解释。
另外，为什么一些梁又可做成T形的。除了以上中性轴的原理之外，另一方面在T形梁正截面受弯计算中，由于混凝土的抗拉强度低，几乎不能承受拉力，可以把下部受拉区两侧混凝土挖去;上部混凝土T形翼缘承受部分压力，可以使得相对受压高度减小，从而下部受拉钢筋的面积可适当减少，梁的截面受力更合理［6］。该例可以对材料力学、梁的受力、钢筋混凝土结构配筋计算进行启发。
4、结语
力学的学习是一个从直观感知、逐步认知、综合理解的过程，现实生活中的力学概念是具体的，看得见、摸得着，既不枯燥又不抽象。实践表明，案例启发法能激发高职院校学生学习力学的兴趣，同时可以启发学生进一步探究、深入思考。
参考文献:
[1]林娜.上海市闵行区一幢在建13层楼房整体倒塌[J].建筑创作,2009(7):17.
[2]孙训方,方孝淑,关来泰.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]谢华.启发式教学在理论力学中的具体应用[J].中国电力教育,2013(35):127.
[4]林同炎,SD思多台斯伯利.结构概念和体系[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[5]朱慈勉,尹小明.概念设计的意义和应用分析[J].建筑技术,2005,36(8):33-36.
[6]沈蒲生.钢筋混凝土结构设计原理[M].北京:高等教育出版社,2006.刘建军,
肖毅,王中有,贾瑞晨,夏彪,蒋为.案例启发法在职业院校力学教学中的应用[J].山西建筑,2020,46(07):175-176.
分享：
量子不确定关系表明,即使我们知道了量子态的全部信息,我们也无法同时精确地预测任意两个互不对易的可观测量的测量结果.量子不确定关系是量子力学和经典力学的本质区别,因此对不确定关系的研究能够帮助我们更好的认知量子力学.此外,不确定关系被广泛的应用于量子信息科学的每一分支中,比如,量子非克隆理论,量子密码,纠缠探测,量子自旋压缩,量子度量学和量子同步.
2020-12-08
地震研究的终极目标是对地震事件的发生时间、位置和震级进行准确的预测.目前,地震短期预测仍是具有高复杂度的世界性科学难题,现有的预测方法仍存在很大的可创新空间(周硕愚等,2019).对于地壳内部的构造地震而言,地震事件的发生是整体断层系统长期演化的结果.因此,地震预测方法的发展离不开对发震断层内部的摩擦过程及触发机制的研究.
2020-09-05
创新不仅是民族进步的灵魂，也是国家蓬勃发展的不竭动力。有关数据表明，教育部正在制定本科专业的教学质量标准，重点纳入创新精神和能力的培养。同时，全国各高校都在结合自己学校专业的特点，组织修改培养方案，将创新精神和能力作为重要培养指标之一。 空气动力学是能源与动力工程专业的技术基础课，是研究作为流体的空气的力学运动规律及其应用的学科。
2020-08-10
风洞试验、数值计算和模型飞行试验是空气动力学研究的三大手段，通过三大手段的综合应用，形成闭环的气动试验研究体系。气动试验研究体系着眼设备发展大局和信息化发展趋势，以CPS技术为核心，实现“人”、“信息系统”和“物理系统”的综合集成，形成链路通畅、高度数字化的试验研究环境，形成气动数据从生产到应用生态链，用多维度融合赋能气动研究创新发展，为气动研究工作注入新的活力[3,4]。
2020-08-10
风洞是航空航天领域极为重要的地面试验设施，油源系统是风洞的动力系统，为风洞所有阀门和执行机构提供液压动力，用于实现试验模型各种高难度状态的自动驱动和控制，是十分重要的组成部分。文中风洞是国内主力生产型风洞，控制系统已非常老旧，故障频发，另外随着国内各新型装备吹风试验对风洞的运行性能及功能要求进一步提高，原控制系统已不能很好地满足试验需求。
2020-08-10
“材料力学”课程是全国高等院校机械工程、土木建筑、车辆工程等专业的必修科目，根据国家对本科教育和人才培养的整改优化，国内高校对“材料力学”课程的教学课时做出相应调整[1]。“材料力学”课程因内容较抽象、研究问题较繁琐，因此对于基础较薄弱、理解能力较差的学生学习该课程会更加困难[2]。
2020-08-10
平流层浮空器是指利用轻于空气的浮升气体产生的浮力在平流层底部进行持久驻空飞行的浮空类飞行器,主要包括平流层飞艇和高空气球,具有飞行时间长、搭载能力强、使用效费比高等优点.平流层浮空器在全天候、全天时的信息获取应用中具有显著优势,可为对地观测、通信保障、防灾减灾、环境监测等应用需求提供重要的技术解决方案,具有巨大的军民应用前景[1].
2020-08-10
间隙这一非光滑因素广泛存在于机械系统中,比如齿轮传动系统中的齿侧间隙、导杆滑块机构中的多运动副间隙、起落架系统中的扭转间隙、空间机械臂的关节间隙、共振筛内的弹簧间隙等[1,2,3,4,5]。系统结构内的间隙,是引起分段约束问题的主要因素,它会对机械系统的动力学特性产生重要的影响,因此吸引了许多学者对含间隙系统的动力学行为进行研究。
2020-08-10
当飞机、车、船及火车运行速度较高时,湍流边界层激励的结构振动噪声成为该类交通工具内噪声的重要组成部分,会大大降低乘坐舒适度。舰艇在10kn以上中高航速时,流激振动噪声是声呐自噪声的重要组成部分,对声呐正常工作有不利影响[1]。湍流边界层激励结构振动主要包括湍流壁面脉动压力功率谱和结构随机振动响应功率谱两大内容。
2020-08-10
当一个物体在流体中作刚体运动或模态振动时,会带动其周围的流体一起发生运动,其中运动流体的动能可以用相应的附加质量进行度量。若假定流体无黏无旋,则依据势流理论,完全浸没物体的附加质量取决于其形状及运动模式,而与位移大小、速度及加速度无关[1]。对于附加质量,除极个别简单情形存在解析解外,一般需由数值方法或实验进行计算。
2020-08-10
人气：8097
人气：7758
人气：6609
人气：6590
人气：6027
我要评论
期刊名称：应用力学学报
期刊人气：2357
主管单位：国家教育部
主办单位：西安交通大学
出版地方：陕西
专业分类：科学
国际刊号：1000-4939
国内刊号： 61-1112/O3
创刊时间：1984年
发行周期：双月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：一年半以上
影响因子：0.963
影响因子：1.730
影响因子：0.542
影响因子：0.744
影响因子：1.028
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2020-05-01
565
上传者：管理员
