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淺談工程力學(xué)與建筑桁架模型設(shè)計(jì)
在工程力學(xué)教學(xué)中引入結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進(jìn)行教學(xué)，可以把學(xué)生從繁瑣的結(jié)構(gòu)計(jì)算中解放出來，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)中存在的問題，總結(jié)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(jié)和綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)的嘗試。我系引進(jìn)了力學(xué)求解器軟件教學(xué)，計(jì)算并設(shè)計(jì)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(yǎng)的是應(yīng)用型人才，所以工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)突出“應(yīng)用型”這一特點(diǎn)，要從專業(yè)特點(diǎn)、工程實(shí)際應(yīng)用和知識(shí)結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化、教學(xué)需要等角度出發(fā)，合理取舍內(nèi)容[1]。對(duì)于我院的水利工程、建筑工程等工程類專業(yè)而言，工程力學(xué)部分是很重要的一部分內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)其它專業(yè)課程影響很大。但在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)工程力學(xué)難度大，主要是由于現(xiàn)在中高職對(duì)力學(xué)的教學(xué)還是和本科院校結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)一樣，注重公式的推導(dǎo)和理論的講解。針對(duì)這一問題，力學(xué)教研室?guī)孜唤處熃?jīng)過研究，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了必要調(diào)整，大大刪減了不必要的、繁瑣的公式推導(dǎo)過程，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(jì)算方法。同時(shí)，我們引進(jìn)一些現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器軟件開展教學(xué)，把繁瑣的手工計(jì)算交給計(jì)算機(jī)解決。如果利用計(jì)算機(jī)模擬構(gòu)件的受力，并計(jì)算試件的內(nèi)力與變形，繪制內(nèi)力圖、應(yīng)力圖及變形曲線，就可直觀地找出任一截面上的內(nèi)力及變形數(shù)值，確定危險(xiǎn)點(diǎn)及極值大小，計(jì)算過程準(zhǔn)確而簡單。
傳統(tǒng)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(xí)、實(shí)驗(yàn)這樣的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。考慮到加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)和綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生力學(xué)概念和培養(yǎng)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(jì)劃地開展課外模型試驗(yàn)，設(shè)置以驗(yàn)證理論分析為目的的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，設(shè)置綜合性訓(xùn)練內(nèi)容。以驗(yàn)證理論分析為目的的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，目前主要是結(jié)合桁架結(jié)構(gòu)的教學(xué)，設(shè)計(jì)一個(gè)跨度60cm的木桁架，能承受20Kg的靜載測(cè)試。綜合性訓(xùn)練，要求學(xué)生研究小組在教師的指導(dǎo)下，從桁架結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的研究入手，從理論分析、計(jì)算方法、試驗(yàn)測(cè)試三個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，由此而加深學(xué)生對(duì)于力學(xué)理論與概念的理解與把握，并培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力。
建筑桁架的設(shè)計(jì)、制作、測(cè)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(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用兩榀桁架組合成一空間桁架，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器建模型如圖1所示，建立計(jì)算一片桁架受力[3]，承受10Kg即100N的跨中集中荷載，軟件計(jì)算出了桿件內(nèi)力，如表1所示。
由內(nèi)力表知3號(hào)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(qiáng)度驗(yàn)算：
3號(hào)桿件的拉應(yīng)力為
4號(hào)桿件的壓應(yīng)力為
所以桿件的強(qiáng)度能夠滿足荷載要求。
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(xùn)廠按圖進(jìn)行制作拼裝，如圖3所示。
4、桁架測(cè)試
桁架必須滿足20Kg的基本荷載要求，如圖4所示。
結(jié) 論
實(shí)踐表明，在工程力學(xué)教學(xué)中引入結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進(jìn)行教學(xué)，可以把學(xué)生從繁瑣的結(jié)構(gòu)計(jì)算中解放出來，學(xué)生提高了應(yīng)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(xí)力學(xué)的興趣。鑒于職業(yè)院校學(xué)生的特點(diǎn)，教師可以通過理論結(jié)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(xiàn)
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[3]劉衛(wèi)然，張麗梅.結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器在桁架結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用.山西建筑[J].2014 (4) ：40- 11.
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