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淺談工程力學(xué)與建筑桁架模型設計
在工程力學(xué)教學(xué)中引入結構力學(xué)求解器進(jìn)行教學(xué)，可以把學(xué)生從繁瑣的結構計算中解放出來(lái)，下面是小編搜集的一篇相關(guān)論文范文，歡迎閱讀借鑒。
【摘要】本文分析了“工程力學(xué)”教學(xué)中存在的問(wèn)題，總結了目前職業(yè)院校在“工程力學(xué)”教學(xué)改革中所采取的一些改進(jìn)措施，闡述了在“工程力學(xué)”中進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節和綜合性教學(xué)環(huán)節的嘗試。我系引進(jìn)了力學(xué)求解器軟件教學(xué)，計算并設計制作建筑桁架模型，獲得了很好的教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】高職教育;工程力學(xué);力學(xué)求解器;桁架模型
我國職業(yè)教育培養的是應用型人才，所以工程力學(xué)教學(xué)內容應突出“應用型”這一特點(diǎn)，要從專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)、工程實(shí)際應用和知識結構整體優(yōu)化、教學(xué)需要等角度出發(fā)，合理取舍內容[1]。對于我院的水利工程、建筑工程等工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)而言，工程力學(xué)部分是很重要的一部分內容，對于學(xué)生學(xué)習后續其它專(zhuān)業(yè)課程影響很大。但在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現學(xué)生學(xué)習工程力學(xué)難度大，主要是由于現在中高職對力學(xué)的教學(xué)還是和本科院校結構力學(xué)教學(xué)一樣，注重公式的推導和理論的講解。針對這一問(wèn)題，力學(xué)教研室幾位教師經(jīng)過(guò)研究，對教學(xué)內容進(jìn)行了必要調整，大大刪減了不必要的、繁瑣的公式推導過(guò)程，重點(diǎn)給學(xué)生講解基本概念、基本理論以及一些基本的計算方法。同時(shí)，我們引進(jìn)一些現有的結構力學(xué)求解器軟件開(kāi)展教學(xué)，把繁瑣的手工計算交給計算機解決。如果利用計算機模擬構件的受力，并計算試件的內力與變形，繪制內力圖、應力圖及變形曲線(xiàn)，就可直觀(guān)地找出任一截面上的內力及變形數值，確定危險點(diǎn)及極值大小，計算過(guò)程準確而簡(jiǎn)單。
傳統上的“工程力學(xué)”教學(xué)是以理論教學(xué)為特征的，通常不安排實(shí)習、實(shí)驗這樣的實(shí)踐性環(huán)節�？紤]到加強實(shí)踐環(huán)節和綜合性教學(xué)環(huán)節對于加強學(xué)生力學(xué)概念和培養力學(xué)綜合分析能力具有重要作用，我系在“工程力學(xué)”教學(xué)中，除了理論教學(xué)之外，還有計劃地開(kāi)展課外模型試驗，設置以驗證理論分析為目的的測試實(shí)驗，設置綜合性訓練內容。以驗證理論分析為目的的測試實(shí)驗，目前主要是結合桁架結構的教學(xué)，設計一個(gè)跨度60cm的木桁架，能承受20Kg的靜載測試。綜合性訓練，要求學(xué)生研究小組在教師的指導下，從桁架結構計算理論的研究入手，從理論分析、計算方法、試驗測試三個(gè)方面培養學(xué)生綜合能力，由此而加深學(xué)生對于力學(xué)理論與概念的理解與把握，并培養學(xué)生應用知識的能力。
建筑桁架的設計、制作、測試(例子)
1、桁架制作要求
提供2根20mm×30mm×500mm木條，18根10mm×15mm×500mm木條，用于制作跨度600mm，跨中承載不少于20KG的模型。
2、桁架的設計
本設計采用兩榀桁架組合成一空間桁架，用結構力學(xué)求解器建模型如圖1所示，建立計算一片桁架受力[3]，承受10Kg即100N的跨中集中荷載，軟件計算出了桿件內力，如表1所示。
由內力表知3號桿件受到的軸力最大為100N的拉力，所以選用20mm×30mm截面的桿件。其他桿件選用10mm×15mm截面桿件。
強度驗算：
3號桿件的拉應力為
4號桿件的壓應力為
所以桿件的強度能夠滿(mǎn)足荷載要求。
3、桁架的制作
學(xué)生先用AutoCAD繪制裝配圖，如圖2所示。再進(jìn)入實(shí)訓廠(chǎng)按圖進(jìn)行制作拼裝，如圖3所示。
4、桁架測試
桁架必須滿(mǎn)足20Kg的基本荷載要求，如圖4所示。
結 論
實(shí)踐表明，在工程力學(xué)教學(xué)中引入結構力學(xué)求解器進(jìn)行教學(xué)，可以把學(xué)生從繁瑣的結構計算中解放出來(lái)，學(xué)生提高了應用力學(xué)的能力，提高力學(xué)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習力學(xué)的興趣。鑒于職業(yè)院校學(xué)生的特點(diǎn)，教師可以通過(guò)理論結合實(shí)踐的教學(xué)，制作一空間桁架使得學(xué)生提高動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)。
參考文獻
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