山東大學(xué)《材料力學(xué)》（4學(xué)分）教學(xué)大綱

1、材料力學(xué)（4學(xué)分）教學(xué)大綱 一、課程的地位、作用和任務(wù) 材料力學(xué)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，在高等工科院校的教學(xué)計(jì)劃中占有重要地位。 材料力學(xué)以先修課程高等數(shù)學(xué)、普通物理、理論力學(xué)等為基礎(chǔ)，同時(shí)又為后續(xù)課程彈性力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等其他技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課提供必要的理論基礎(chǔ)。材料力學(xué)又是一門密切聯(lián)系工程實(shí)際的學(xué)科，它的一些基本概念、基本理論和基本方法不僅是學(xué)習(xí)后續(xù)課的基礎(chǔ)，而且也可以用來(lái)解決工程中的實(shí)際問題，通過(guò)材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題具有明確的基本概念、必要的基礎(chǔ)知識(shí)、比較熟練的計(jì)算能力、初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰徒鉀Q工程實(shí)際問題的能力。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和進(jìn)一步提高分析問題和解決問

2、題的能力奠定必要的力學(xué)基礎(chǔ)。二、本課程教學(xué)基本內(nèi)容 1. 截面法、內(nèi)力、應(yīng)力，變形和應(yīng)變的概念 2. 桿件拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲時(shí)的內(nèi)力與內(nèi)力圖。 3. 平面圖形幾何性質(zhì)。 4. 拉壓桿的應(yīng)力與應(yīng)變、胡克定律，材料的拉、壓力學(xué)性能，剪切胡克定律、切應(yīng)力互等定理、圓軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，對(duì)稱彎曲梁的正應(yīng)力，矩形截面梁的彎曲切應(yīng)力，剪切與擠壓應(yīng)的實(shí)用計(jì)算，應(yīng)力集中的概念。 5. 拉壓桿的變形，圓軸的扭轉(zhuǎn)變形和剛度條件，用積分法與疊加法分析梁的位移。超靜定問題的概念，簡(jiǎn)單超靜定問題。 6. 平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力和應(yīng)變分析。三向應(yīng)力狀態(tài)下的最大切應(yīng)力。廣義胡克定律。常用的強(qiáng)度理論。 7. 組合變形下桿件的強(qiáng)度計(jì)算。

3、8. 穩(wěn)定性的概念，軸向受壓桿的臨界載荷與臨界應(yīng)力。 9. 交變應(yīng)力與疲勞破壞，持久極限及其影響因素。 10. 應(yīng)變能與外力功，用能量原理計(jì)算位移。 11動(dòng)載荷下的應(yīng)力和變形的計(jì)算。三、課程的基本要求 （一）緒論 1了解材料力學(xué)的任務(wù)、強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的概念。 2了解材料力學(xué)的研究對(duì)象、變形固體的基本假設(shè)。 3了解內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變的概念。 4了解桿件變形的四種基本形式。（二）桿件的內(nèi)力 1熟練掌握截面法計(jì)算軸力，畫軸力圖。 2熟練掌握截面法計(jì)算扭矩，畫扭矩圖。 3. 理解對(duì)稱彎曲的概念。 4熟練掌握截面法計(jì)算剪力與彎矩，寫剪力方程與彎矩方程，畫剪力圖與彎矩圖。 5熟練掌握載荷集度、剪力和彎矩

4、之間的微分關(guān)系及其應(yīng)用。 6. 掌握平面剛架與平面曲桿的內(nèi)力計(jì)算。（三）桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度計(jì)算 1熟練掌握拉（壓）桿的應(yīng)力與應(yīng)變計(jì)算，理解胡克定律。 2了解常用材料拉伸和壓縮力學(xué)性能及其測(cè)試方法。 3理解許用應(yīng)力、安全因數(shù)和強(qiáng)度條件，熟練進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 4理解純剪切的概念，切應(yīng)力互等定理，剪切胡克定律。 5熟練掌握常用截面的形心、靜矩、慣性矩的計(jì)算及平行移軸公式。 6. 熟練掌握?qǐng)A軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算。 7. 熟練掌握彎曲正應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算。 8. 了解矩形截面梁彎曲切應(yīng)力的概念，掌握強(qiáng)度計(jì)算。 9. 了解剪切和擠壓的概念。掌握剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算方法。（四）桿件的變形 簡(jiǎn)單超靜定問題 1熟練掌

5、握拉（壓）桿的變形計(jì)算，熟練掌握簡(jiǎn)單超靜定問題的求解方法。 2. 熟練掌握?qǐng)A軸扭轉(zhuǎn)的變形和剛度計(jì)算。 3掌握積分法和疊加法求彎曲變形。 4. 熟練掌握用變形比較法解超靜定梁。 5. 掌握桿件的應(yīng)變能計(jì)算。（五）應(yīng)力狀態(tài)分析? 強(qiáng)度理論 1理解應(yīng)力狀態(tài)的概念。 2熟練掌握平面應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法和圖解法。 3了解三向應(yīng)力狀態(tài)的最大應(yīng)力。 4理解廣義胡克定律并熟練應(yīng)用。 5了解復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)變能密度的概念及計(jì)算。 6理解強(qiáng)度理論的概念及常用的四種強(qiáng)度理論。（六）組合變形 1熟練掌握拉伸(壓縮)與彎曲、斜彎曲、扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的強(qiáng)度計(jì)算，*2. 了解截面核心的概念。（七）壓桿穩(wěn)定 1理解穩(wěn)定性的概

6、念。 2熟練掌握軸向受壓桿臨界載荷與臨界應(yīng)力的計(jì)算，并進(jìn)行穩(wěn)定性校核。（八）交變應(yīng)力 1掌握交變應(yīng)力的概念及描述方法。 2掌握疲勞破壞的特點(diǎn)和破壞原因。 3了解材料的疲勞極限、測(cè)定方法及其主要影響因素。 4了解對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度計(jì)算。（九）能量法 1熟練掌握桿件在基本變形和組合變形下的變形能計(jì)算。 2理解功互等定理和位移互等定理。 3掌握卡氏定理計(jì)算位移的方法。 4熟練掌握莫爾定理計(jì)算位移的方法。（十）超靜定結(jié)構(gòu)? 1熟練掌握用力法解簡(jiǎn)單超靜定結(jié)構(gòu)。 2掌握對(duì)稱與反對(duì)稱結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。（十一）動(dòng)載荷 1掌握構(gòu)件作勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度計(jì)算。 2熟練掌握沖擊時(shí)構(gòu)件的應(yīng)力、變

7、形和強(qiáng)度計(jì)算。說(shuō)明： 基本要求的高低用下列詞匯區(qū)分：（從高到低）對(duì)概念、理論和方法分理解、了解二級(jí)；對(duì)計(jì)算分熟練掌握、掌握和初步掌握三級(jí)。帶*號(hào)內(nèi)容為選學(xué)內(nèi)容，根據(jù)總學(xué)時(shí)數(shù)由教師決定。四、課程習(xí)題 為了幫助學(xué)生掌握課程的基本內(nèi)容，培養(yǎng)分析、計(jì)算能力，建議課外習(xí)題總量為100120題。此外，安排適當(dāng)數(shù)量的分析討論課也是有益。五、教學(xué)實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時(shí)） 實(shí)驗(yàn)一（2學(xué)時(shí)）材料的力學(xué)特性實(shí)驗(yàn) 1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 金屬的拉伸、壓縮及彈性模量E的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。 2實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?（1）觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸，壓縮過(guò)程中的各種現(xiàn)象，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線。 （2）測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)的屈服應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度，延伸率，截面收縮率。

8、（3）測(cè)定低碳鋼壓縮時(shí)的屈服應(yīng)力。 （4）測(cè)定鑄鐵在拉伸、壓縮時(shí)的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度。 （5）觀察斷口外貌，分析破壞原因。 （6）在比例極限內(nèi)驗(yàn)證胡克定律，測(cè)定低碳鋼的彈性模量。 3實(shí)驗(yàn)要求： （1）初步了解萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造原理和操作方法。 （2）初步掌握常用材料力學(xué)性能的測(cè)定方法。 （3）要求學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)二（2學(xué)時(shí)）小梁彎曲電測(cè)實(shí)驗(yàn) 1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn) 2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）用電測(cè)應(yīng)力分析方法測(cè)定純彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力分布規(guī)律和正應(yīng)力的實(shí)測(cè)數(shù)值。 （2）將測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果比較，驗(yàn)證彎曲正應(yīng)力公式。 3實(shí)驗(yàn)要求： （1）了解電測(cè)應(yīng)力分析的基本原理。 （2）掌握電阻應(yīng)變儀的使用方法。 （3）要求學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)（三）（2學(xué)時(shí)）彎扭組合電測(cè)實(shí)驗(yàn) 1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)。 2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）用電測(cè)應(yīng)力分析方法，測(cè)定圓截面桿在彎曲和扭轉(zhuǎn)組合作用下的彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪切力。 （2）用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定平面應(yīng)力狀態(tài)下，主應(yīng)力的大小和方向并與理論值比較。 3實(shí)驗(yàn)要求： （1）進(jìn)一步掌握電測(cè)應(yīng)力分析的基本原理和電阻應(yīng)變儀的使用方法。 （2）掌握電阻應(yīng)變儀的電橋連接方法。 （3）要求學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、主要參考書 1材料力學(xué) 藺海榮 馮維明 虞松主編 國(guó)防工業(yè)出版社 2材料力學(xué) 美S.鐵摩