《材料力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《材料力學(xué)》課程實施大綱目錄1．教學(xué)理念 12．課程介紹 42.1課程的性質(zhì)2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢2.5課程與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的關(guān)系2.6課程內(nèi)容可能涉及到的倫理與道德問題2.7學(xué)習(xí)本課程的必要性3．教師簡介 73.1教師的職稱、學(xué)歷3.2教育背景3.3研究興趣（方向）4．先修課程 85．課程目標(biāo) 85.1知識與技能方面5.2過程與方法方面5.3情感、態(tài)度與價值觀方面6．課程內(nèi)容 106.1課程的內(nèi)容概要6.2教學(xué)重點、難點6.3學(xué)時安排7.課程實施 157.1教學(xué)單元一7.1.1教學(xué)日期7.1.2教學(xué)目標(biāo)7.1.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.1.4教學(xué)過程7.1.5教學(xué)方法7.1.6作業(yè)安排及課后反思7.1.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.1.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.2教學(xué)單元二7.2.1教學(xué)日期7.2.2教學(xué)目標(biāo)7.2.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.2.4教學(xué)過程7.2.5教學(xué)方法7.2.6作業(yè)安排及課后反思7.2.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.2.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.3教學(xué)單元三7.3.1教學(xué)日期7.3.2教學(xué)目標(biāo)7.3.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.3.4教學(xué)過程7.3.5教學(xué)方法7.3.6作業(yè)安排及課后反思7.3.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.3.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.4教學(xué)單元四7.4.1教學(xué)日期7.4.2教學(xué)目標(biāo)7.4.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.4.4教學(xué)過程7.4.5教學(xué)方法7.4.6作業(yè)安排及課后反思7.4.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.4.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.5教學(xué)單元五7.5.1教學(xué)日期7.5.2教學(xué)目標(biāo)7.5.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.5.4教學(xué)過程7.5.5教學(xué)方法7.5.6作業(yè)安排及課后反思7.5.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.5.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.6教學(xué)單元六7.6.1教學(xué)日期7.6.2教學(xué)目標(biāo)7.6.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.6.4教學(xué)過程7.6.5教學(xué)方法7.6.6作業(yè)安排及課后反思7.6.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.6.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.7教學(xué)單元七7.7.1教學(xué)日期7.7.2教學(xué)目標(biāo)7.7.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.7.4教學(xué)過程7.7.5教學(xué)方法7.7.6作業(yè)安排及課后反思7.7.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.7.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.8教學(xué)單元八7.8.1教學(xué)日期7.8.2教學(xué)目標(biāo)7.8.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.8.4教學(xué)過程7.8.5教學(xué)方法7.8.6作業(yè)安排及課后反思7.8.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.8.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.9教學(xué)單元九7.9.1教學(xué)日期7.9.2教學(xué)目標(biāo)7.9.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.9.4教學(xué)過程7.9.5教學(xué)方法7.9.6作業(yè)安排及課后反思7.9.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.9.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.10教學(xué)單元十7.10.1教學(xué)日期7.10.2教學(xué)目標(biāo)7.10.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.10.4教學(xué)過程7.10.5教學(xué)方法7.10.6作業(yè)安排及課后反思7.10.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.10.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.11教學(xué)單元十一7.11.1教學(xué)日期7.11.2教學(xué)目標(biāo)7.11.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.11.4教學(xué)過程7.11.5教學(xué)方法7.11.6作業(yè)安排及課后反思7.11.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.11.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.12教學(xué)單元十二7.12.1教學(xué)日期7.12.2教學(xué)目標(biāo)7.12.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.12.4教學(xué)過程7.12.5教學(xué)方法7.12.6作業(yè)安排及課后反思7.12.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.12.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.13教學(xué)單元十三7.13.1教學(xué)日期7.13.2教學(xué)目標(biāo)7.13.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.13.4教學(xué)過程7.13.5教學(xué)方法7.13.6作業(yè)安排及課后反思7.13.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.13.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.14教學(xué)單元十四7.14.1教學(xué)日期7.14.2教學(xué)目標(biāo)7.14.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.14.4教學(xué)過程7.14.5教學(xué)方法7.14.6作業(yè)安排及課后反思7.14.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.14.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.15教學(xué)單元十五7.15.1教學(xué)日期7.15.2教學(xué)目標(biāo)7.15.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.15.4教學(xué)過程7.15.5教學(xué)方法7.15.6作業(yè)安排及課后反思7.15.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.15.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.16教學(xué)單元十六7.16.1教學(xué)日期7.16.2教學(xué)目標(biāo)7.16.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.16.4教學(xué)過程7.16.5教學(xué)方法7.16.6作業(yè)安排及課后反思7.16.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.16.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.17教學(xué)單元十七7.17.1教學(xué)日期7.17.2教學(xué)目標(biāo)7.17.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.17.4教學(xué)過程7.17.5教學(xué)方法7.17.6作業(yè)安排及課后反思7.17.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.17.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.18教學(xué)單元十八7.18.1教學(xué)日期7.18.2教學(xué)目標(biāo)7.18.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.18.4教學(xué)過程7.18.5教學(xué)方法7.18.6作業(yè)安排及課后反思7.18.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.18.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.19教學(xué)單元十九7.19.1教學(xué)日期7.19.2教學(xué)目標(biāo)7.19.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.19.4教學(xué)過程7.19.5教學(xué)方法7.19.6作業(yè)安排及課后反思7.19.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.19.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.20教學(xué)單元二十7.20.1教學(xué)日期7.20.2教學(xué)目標(biāo)7.20.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.20.4教學(xué)過程7.20.5教學(xué)方法7.20.6作業(yè)安排及課后反思7.20.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.20.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.21教學(xué)單元二十一7.21.1教學(xué)日期7.21.2教學(xué)目標(biāo)7.21.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.21.4教學(xué)過程7.21.5教學(xué)方法7.21.6作業(yè)安排及課后反思7.21.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.21.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.22教學(xué)單元二十二7.22.1教學(xué)日期7.22.2教學(xué)目標(biāo)7.22.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.22.4教學(xué)過程7.22.5教學(xué)方法7.22.6作業(yè)安排及課后反思7.22.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.22.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.23教學(xué)單元二十三7.23.1教學(xué)日期7.23.2教學(xué)目標(biāo)7.23.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.23.4教學(xué)過程7.23.5教學(xué)方法7.23.6作業(yè)安排及課后反思7.23.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.23.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.24教學(xué)單元二十四7.24.1教學(xué)日期7.24.2教學(xué)目標(biāo)7.24.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.24.4教學(xué)過程7.24.5教學(xué)方法7.24.6作業(yè)安排及課后反思7.24.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.24.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.25教學(xué)單元二十五7.25.1教學(xué)日期7.25.2教學(xué)目標(biāo)7.25.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.25.4教學(xué)過程7.25.5教學(xué)方法7.25.6作業(yè)安排及課后反思7.25.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.25.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.26教學(xué)單元二十六7.26.1教學(xué)日期7.26.2教學(xué)目標(biāo)7.26.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）7.26.4教學(xué)過程7.26.5教學(xué)方法7.26.6作業(yè)安排及課后反思7.26.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求7.26.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）8．課程要求 1128.1學(xué)生自學(xué)要求8.2課外閱讀要求8.3課堂討論要求8.4課程實踐要求9．課程考核 1139.1出勤（遲到、早退等）、作業(yè)、報告等的要求9.2成績的構(gòu)成與評分規(guī)則說明9.3考試形式及說明10．學(xué)術(shù)誠信 11310.1考試違規(guī)與作弊處理10.2杜撰數(shù)據(jù)、信息處理等10.3學(xué)術(shù)剽竊處理等11．課堂規(guī)范 11411.1課堂紀(jì)律11.2課堂禮儀12．課程資源 11512.1教材與參考書12.2專業(yè)學(xué)術(shù)著作12.3專業(yè)刊物12.4網(wǎng)絡(luò)課程資源12.5課外閱讀資源13．教學(xué)合約 11613.1教師作出師德師風(fēng)承諾13.2閱讀課程實施大綱，理解其內(nèi)容13.3同意遵守課程實施大綱中闡述的標(biāo)準(zhǔn)和期望14．其他說明 1161.教學(xué)理念過去經(jīng)常認(rèn)為，課堂教學(xué)質(zhì)量的好壞主要是教學(xué)方法的問題?，F(xiàn)在看來，課堂教學(xué)質(zhì)量不僅僅是教學(xué)方法的問題，首先應(yīng)該是教學(xué)理念的更新。1.1關(guān)注學(xué)生的發(fā)展“師者，傳道授業(yè)解惑也?！贝髮W(xué)教師的作用一是傳授知識，另一個是影響學(xué)生。德國哲學(xué)家黑格爾曾說過：“偉大的刺激和鼓勵是一個老師的主要勞動，主要影響方式?！蹦敲匆罁?jù)這種觀點，傳授知識和解答問題只是手段，教師的主要作用是學(xué)生學(xué)習(xí)的刺激者和鼓舞者。學(xué)生應(yīng)當(dāng)是也必須是學(xué)習(xí)的主動者，教師是鼓舞者和推動者，使學(xué)生將學(xué)習(xí)知識和鍛煉能力的責(zé)任放在自己身上，放在自己的艱辛勞作中。教師的教學(xué)不僅要啟發(fā)學(xué)生，而且更要刺激學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣，通過學(xué)生自主的探究性活動獲得相應(yīng)的知識，才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的情感和態(tài)度，形成正確的價值觀。這主要體現(xiàn)在以下幾點：1．關(guān)注學(xué)生的情緒生活和情感體驗。使教學(xué)過程成為學(xué)生一種愉悅的情緒生活和積極的情感體驗。關(guān)注學(xué)生在課堂上的情緒，伴隨著知識的獲得，關(guān)注學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的態(tài)度，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的信心是增強(qiáng)還是減弱？用“心”施教，不做課程體系的傳聲筒，從而體現(xiàn)對本職的熱愛，對學(xué)生的關(guān)切的熱切情感。2．關(guān)注學(xué)生的道德生活和人格養(yǎng)成。課堂教學(xué)中不僅傳遞學(xué)科知識，更要注重人性養(yǎng)育。充分挖掘和展示教學(xué)中的各種道德因素，積極關(guān)注和引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)活動中的各種道德表現(xiàn)和道德發(fā)展，從而使教學(xué)過程成為學(xué)生一種高尚的道德生活和豐富的人生體驗。知識增長的過程同時也就成為人格的健全與發(fā)展過程，伴隨著課程知識的獲得，學(xué)生變得越來越有愛心，越來越有同情心，越來越有責(zé)任感，越來越有教養(yǎng)，則是應(yīng)該追求的更高目標(biāo)。1.2關(guān)注教學(xué)的有效性1．扎實備課，設(shè)計出優(yōu)質(zhì)教案；2．了解學(xué)生，合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容；3．情境生活化，增強(qiáng)體驗感；4．創(chuàng)設(shè)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的問題情景；5．營造民主、和諧、師生平等的課堂教學(xué)氛圍；6．培養(yǎng)學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)的能力；7．恰當(dāng)?shù)剡\用多媒體教學(xué)手段；1.3關(guān)注教學(xué)的策略優(yōu)化課堂教學(xué)方法、加強(qiáng)課后輔導(dǎo)，使其方法策略盡量合理化、科學(xué)化；更好地提高課堂教學(xué)的實效性。在教學(xué)內(nèi)容上，不僅要注重傳授“材料力學(xué)”課程中的各個知識點、難點和重點，而且要注重揭示這些知識點的來龍去脈。每門學(xué)科的發(fā)展過程中都充滿了大膽的假設(shè)，大膽的探索創(chuàng)新的事例。每門學(xué)科中，新的觀念提出、新的原理建立，都是向傳統(tǒng)、向權(quán)威勇敢挑戰(zhàn)，大膽想象、不斷創(chuàng)新的結(jié)果，展示在學(xué)生面前，可以大大啟發(fā)學(xué)生的好奇心、興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)問“為什么”，培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。在教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容要反映科學(xué)發(fā)展的日新月異，結(jié)合當(dāng)今科技的發(fā)展，把相關(guān)領(lǐng)域的最新研究動態(tài)和面臨的問題，講解給學(xué)生，把學(xué)生的視野引向廣闊活躍的前沿，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和探索知識的欲望，愛因斯坦說過“掌握知識很重要，可它的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如激情和好奇心”，“沒有好奇心、沒有激情，就沒有科學(xué)”，“只有充滿好奇的人、充滿激情的人，他才能有所發(fā)明”。欲望是創(chuàng)新的動力，興趣是創(chuàng)新的源泉。這就要求教師在高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)的同時，積極進(jìn)行科學(xué)研究。研究工作不僅僅看作是單純的科學(xué)研究，而且還有助于教學(xué)水平的提高。在教學(xué)中，有的教師講課既認(rèn)真、又熟練，可謂“教得好”，但學(xué)生到課率、聽課率并不好，教與學(xué)反差大。評價一堂課的好壞，往往習(xí)慣于只看教師備課是否充分，內(nèi)容是否飽滿，語言是否流利，講得是否精彩，至于學(xué)生是否學(xué)得懂，是否學(xué)得通，能否活學(xué)活用，是否學(xué)得精彩，往往認(rèn)為不是老師的事情。教師把教學(xué)只是看成展示自己教學(xué)水平的一個舞臺，而沒有看成是一個提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的渠道。那么，就要求我們老師在教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信念、指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)和深入學(xué)習(xí)，這樣老師在組織教學(xué)活動時要以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)，以如何使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、深入學(xué)習(xí)和激發(fā)學(xué)習(xí)的激情為目標(biāo)，來設(shè)計教學(xué)活動。教學(xué)過程中，把核心內(nèi)容基本講解清楚，在講課中留下缺口，留下懸念，留下許多問題，包括世界難題，去啟示學(xué)生，給學(xué)生留下聯(lián)想的空間，讓學(xué)生去回味，帶著問題下課，讓學(xué)生滿腦子裝著問題離開教室。1.4關(guān)注教學(xué)價值觀注重在傳授知識的同時組織學(xué)生的認(rèn)知活動，掌握自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)展的本領(lǐng)，體現(xiàn)在以下幾點：1．完成科學(xué)知識的講授和社會經(jīng)驗的傳遞，發(fā)展學(xué)生智育。2．發(fā)展學(xué)生的智能和體能，使學(xué)生形成能力，掌握個人生存和為社會服務(wù)的本領(lǐng)。3．重視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，在理論和實踐結(jié)合上掌握知識。4．對學(xué)生進(jìn)行思想教育，逐步使學(xué)生樹立正確的世界觀、科學(xué)的人生觀，形成良好的道德品質(zhì)、行為習(xí)慣，樹立與時代相適應(yīng)的思想和品格。在教學(xué)活動中貫徹落實以人為本,尊重人的尊嚴(yán)、人的權(quán)利、人的需要,一切為了現(xiàn)實的、社會的和教育發(fā)展的需要。

2.課程介紹2.1課程的性質(zhì)材料力學(xué)課程主要研究工程結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的承載能力問題，通過揭示構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題的基本概念及必要的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力；以理論分析為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)素質(zhì)和定性、定量分析能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和科學(xué)研究奠定良好的基礎(chǔ)；發(fā)揮其它課程不可替代的綜合素質(zhì)教育作用。2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用材料力學(xué)是我校物理及應(yīng)用物理類本科專業(yè)面向工程實踐應(yīng)用的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，專業(yè)任選課，在工程實踐類課程教學(xué)計劃中占有重要地位。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)，同時又為后續(xù)課程彈性力學(xué)、實驗力學(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)，而且也可以用來解決工程中的實際問題，通過材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對構(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、比較熟練的計算能力、初步的實驗?zāi)芰徒鉀Q工程實際問題的能力。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題的能力奠定必要的力學(xué)基礎(chǔ)。2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)在我校物電學(xué)院應(yīng)用物理專業(yè)中，材料力學(xué)是專業(yè)基礎(chǔ)課程，在工程教育中占有重要的地位，是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁，起著承上啟下的作用（本課程的任務(wù)是為滿足工程對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的基本要求，提供分析理論的依據(jù)和計算方法）。同時，也是學(xué)習(xí)研究機(jī)械、土木等其他學(xué)科的基礎(chǔ)，并具有很強(qiáng)的工程實踐性，對于培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題，及創(chuàng)造性思維能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)都發(fā)揮了重要作用。材料力學(xué)課程施教人數(shù)多，覆蓋專業(yè)廣。本課程具有完整的理論體系，較強(qiáng)的緊密結(jié)合工程實際的實踐性環(huán)節(jié)，在傳授知識、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和工程意識等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。長期以來，物理系教研室十分注重課程的建設(shè)與發(fā)展，特別是關(guān)于加強(qiáng)專業(yè)課新課建設(shè)以來，在學(xué)校、學(xué)院以及物理系領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，全體教師通力合作，投入大量的人力深化教學(xué)改革，適應(yīng)了當(dāng)前對高等學(xué)校課程體系、內(nèi)容和方法改革的要求，在原有的基礎(chǔ)上取得了突破性進(jìn)展。近年來，我校通過課程教學(xué)實施大綱的建設(shè)，不斷加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，注重選拔優(yōu)秀課程帶頭人和骨干教師，重點改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段；特別是著重加強(qiáng)了課程的實踐環(huán)節(jié)，自物電學(xué)院新近成立以來，從設(shè)備、環(huán)境、管理到實驗手段和實驗教學(xué)內(nèi)容改革、創(chuàng)新，都有了長足的發(fā)展。2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢二十世紀(jì)中航空工業(yè)的發(fā)展又大大推動了材料力學(xué)的研究，由于飛機(jī)重量的限制，促進(jìn)了對輕型薄殼結(jié)構(gòu)的研究、噴氣發(fā)動機(jī)在高溫下工作、材料在高溫下的力學(xué)性能的研究。近年來由于人造衛(wèi)星和宇宙飛船等的發(fā)展，又促使材料在高溫下強(qiáng)度問題的進(jìn)一步研究、動荷載問題、光彈性力學(xué)及電測技術(shù)等實驗方法的研究，并隨著高強(qiáng)度材料的運用，出現(xiàn)構(gòu)件由于存在初始裂紋而發(fā)生低應(yīng)力脆斷事故，又促進(jìn)了對帶裂紋材料和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及裂紋擴(kuò)展規(guī)律的研究等。第一本《材料力學(xué)》教材，是法國科學(xué)家納維（C.L.M.H.Navier，1785~1836）于1826年出版。從伽利略1638年開始總經(jīng)過200年發(fā)展和完善，特別是到了本世紀(jì)科學(xué)技術(shù)，工業(yè)技術(shù)都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。三峽大壩及三峽五級大型船閘的建成，南水北調(diào)工程的開工，長江上許多各種形式的跨江大橋，奧運館場的新型結(jié)構(gòu)等許多具有世界先進(jìn)技術(shù)水平的工程，尤其是航空航天衛(wèi)星的崛起。我國也于2005年相繼兩次發(fā)射了載人航天飛船。計算機(jī)的出現(xiàn)于不斷更新?lián)Q代，各種新型材料（復(fù)合材料，納米及高分子材料）不斷問世并運用于工程實踐，實驗設(shè)備日趨完善提高，使材料力學(xué)這門古老的學(xué)科注入新的活力、新涉獵領(lǐng)域更為廣泛，特別在日趨完備不斷推陳出新的建筑領(lǐng)域仍散發(fā)著燦爛的光輝。2.5課程與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的關(guān)系自古以來，材料力學(xué)是一門與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展緊密相關(guān)的科學(xué)。在古代建筑中，盡管還沒有嚴(yán)格的科學(xué)理論，但人們從長期生產(chǎn)實踐中，對構(gòu)件的承力情況已有一些定性或較粗淺的定量認(rèn)識。例如，從圓木中截取矩形截面的木梁，當(dāng)高寬比為3:2時最為經(jīng)濟(jì),這大體上符合材料力學(xué)的基本原理。隨著工業(yè)的發(fā)展，在車輛、船舶、機(jī)械和大型建筑工程的建造中所碰到的問題日益復(fù)雜，單憑經(jīng)驗已無法解決,這樣,在對構(gòu)件強(qiáng)度和剛度長期定量研究的基礎(chǔ)上，逐漸形成了材料力學(xué)。意大利科學(xué)家伽利略為解決建造船舶和水閘所需的梁的尺寸問題,進(jìn)行了一系列實驗,并于1638年首次提出梁的強(qiáng)度計算公式。由于當(dāng)時對材料受力后會發(fā)生變形這一規(guī)律缺乏認(rèn)識，他采用了剛體力學(xué)的方法進(jìn)行計算,以致所得結(jié)論不完全正確。后來,英國科學(xué)家R.胡克在1678年發(fā)表了他根據(jù)彈簧實驗觀察所得的"力與變形成正比"這一重要物理定律（即胡克定律）。從18世紀(jì)起，材料力學(xué)開始沿著科學(xué)理論的方向向前發(fā)展。高速車輛、飛機(jī)、大型機(jī)械以及鐵路橋梁等的出現(xiàn)，使減輕構(gòu)件的自重成為亟待解決的問題。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，新的高強(qiáng)度金屬（如鋼和鋁合金等）逐漸成為主要的工程材料，從而使薄型和細(xì)長型構(gòu)件大量被采用。這類構(gòu)件的失穩(wěn)破壞屢有發(fā)生，從而引起工程界的注意。這些因素成為構(gòu)件剛度和穩(wěn)定性理論發(fā)展的推動力。由于超高強(qiáng)度材料和焊接結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，低應(yīng)力脆斷和疲勞事故又成為新的研究課題，促使這方面研究迅速發(fā)展。2.6課程內(nèi)容可能涉及到的倫理與道德問題課程內(nèi)容未涉及倫理與道德問題2.7學(xué)習(xí)本課程的必要性(1)通過材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對構(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、比較熟練的計算能力、初步的實驗?zāi)芰徒鉀Q工程實際問題的能力。樹立正確的設(shè)計思想，理論聯(lián)系實際，解決好經(jīng)濟(jì)與安全的矛盾，具備創(chuàng)新精神；了解材料力學(xué)的新理論，新方法及發(fā)展趨向。(2)通過材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，掌握科學(xué)的求真學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生初步具有獨立獲取知識的能力。(3)通過材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，開闊學(xué)生的思路，培養(yǎng)學(xué)生的思維方式和習(xí)慣，激發(fā)不斷探索和創(chuàng)新的精神。(4)通過材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生逐步樹立辯證唯物主義的世界觀，培養(yǎng)學(xué)生樹立為科學(xué)獻(xiàn)身的信念。(5)通過課程建設(shè)的同時，培養(yǎng)一只高素質(zhì)的師資隊伍，極大地提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)水平。

4.先修課程《高等數(shù)學(xué)》、《普通物理》、《理論力學(xué)》5.課程目標(biāo)5.1知識與技能方面了解材料力學(xué)的基本理論、基本概念和基本分析方法。使學(xué)生能科學(xué)地辨認(rèn)材料力學(xué)中的各種概念、原理、專業(yè)術(shù)語，使學(xué)生知道材料力學(xué)中各種構(gòu)件的分類、受力過程和變化傾向。理解材料力學(xué)中桿件和梁的幾種變形形式。使學(xué)生能用自己的語言對各種理論知識加以敘述、解釋和歸納，并且能夠指出各部分知識之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互區(qū)別。熟悉各種概念、原理和定律，掌握其計算與應(yīng)用的方法。要求學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)掌握以下幾點：1.對材料力學(xué)的基本理論、基本概念和基本分析方法有明確的認(rèn)識。2.掌握一般桿類零件和構(gòu)件的受力與變形原理，具有繪出其合理的力學(xué)計算簡圖的初步能力。3.能夠熟練地分析與計算桿件在各種基本變形時的內(nèi)力，繪制相應(yīng)內(nèi)力圖。4.能夠熟練地分析與計算桿件在基本變形下的應(yīng)力和變形，并進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度計算。5.對于應(yīng)力狀態(tài)分析的基本原理和方法有初步認(rèn)識，對應(yīng)變狀態(tài)有關(guān)概念有一定了解和認(rèn)識。6.熟練地掌握簡單超靜定問題的求解方法。7.對桿件的應(yīng)變能有關(guān)概念、基本原理和基本定理有一定認(rèn)識和掌握，并能夠熟練地用來計算簡單梁、扭轉(zhuǎn)圓軸和簡單拉壓桿結(jié)構(gòu)的位移，進(jìn)而計算簡單超靜定問題的內(nèi)力。8.對于常用材料的基本力學(xué)性能及其測試方法有初步認(rèn)識。5.2過程與方法方面(1)精心設(shè)計教學(xué)實例，讓有效課堂時間變的更高效。材料力學(xué)包括對軸，梁剪切，扭轉(zhuǎn)，彎曲，拉壓應(yīng)力和強(qiáng)度校核。在工程當(dāng)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，尤其在受力分析時，扭矩與功率轉(zhuǎn)換，應(yīng)力與載荷加載方式的關(guān)系，都是當(dāng)代工科大學(xué)生所要掌握的基本知識點。不僅僅培養(yǎng)力學(xué)發(fā)散思維，更要針對其相關(guān)課程進(jìn)行套用，達(dá)到有所依有所據(jù)，針對構(gòu)件設(shè)計時無可避免要涉及到材料選用，許用應(yīng)力強(qiáng)度校核。達(dá)到裝備設(shè)計要求就必須要結(jié)合實際相關(guān)實例。(2)營造氣氛由表及里。在實際工程實踐當(dāng)中并沒有理想化的模型可以用公式直接解決方案。簡化模型以及近似建立模型是大學(xué)生必備基本功。如果只有知識基礎(chǔ)理論一旦遇見實際問題，并不能系統(tǒng)歸納到所學(xué)理論模型或公式，那就是課堂教學(xué)的失敗。通過健康良好的質(zhì)疑引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入最佳學(xué)習(xí)模式，循序漸進(jìn)巧妙進(jìn)行學(xué)科綜合引導(dǎo)。(3)課后總結(jié)歸納，及時引導(dǎo)答疑。在結(jié)束每一堂課后，進(jìn)行及時的歸納和總結(jié)，對于學(xué)習(xí)態(tài)度不積極的學(xué)生進(jìn)行及時陽光化的引導(dǎo)。千萬不可讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，對易混淆，概念模糊的模塊讓同學(xué)們提前預(yù)習(xí)分析。(4)建立健全的考核機(jī)制，采取良好靈活的考核方式?？己朔绞娇刹扇±碚摽荚?、課堂討論、團(tuán)隊競答等方式，從多角度綜合評判。分?jǐn)?shù)實行結(jié)構(gòu)評分方式，基本分反映學(xué)生在基礎(chǔ)知識和基本能力的綜合表現(xiàn)，更客觀的反映學(xué)生能力，強(qiáng)調(diào)個性發(fā)展，更好的鼓勵創(chuàng)新。同時，各種科技創(chuàng)新競賽和力學(xué)競賽選拔和該課程的教學(xué)考核結(jié)合起來，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新熱情。5.3情感、態(tài)度與價值觀方面要最大限度挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)主動性、創(chuàng)新性。在交叉學(xué)科教學(xué)活動中從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”的課堂氣氛。同時，教師要有足夠的責(zé)任心、事業(yè)心，積極培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，努力聯(lián)系實踐，不斷進(jìn)行自我提升，逐步樹立辯證唯物主義的世界觀，培養(yǎng)出國家需要的高質(zhì)量高素質(zhì)綜合人才。6.課程內(nèi)容6.1課程的內(nèi)容概要第1章緒論及基本概念1-1材料力學(xué)的人物1-2材料力學(xué)發(fā)展概述1-3可變性固體的性質(zhì)及其基本假設(shè)1-4材料力學(xué)主要研究對象的幾何特征1-5桿件變形的基本形式第2章軸向拉伸和壓縮2-1軸向拉伸和壓縮的概念2-2內(nèi)力·截面法·軸力及軸力圖2-3應(yīng)力·拉壓桿內(nèi)的應(yīng)力2-4拉壓桿的變形·胡克定律2-5拉壓桿內(nèi)的應(yīng)變能2-6材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性能2-7強(qiáng)度條件·安全因素·許用應(yīng)力2-8應(yīng)力集中的概念第3章扭轉(zhuǎn)3-1概述3-2薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)3-3傳動軸的外力偶矩·扭矩及扭矩圖3-4等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力·強(qiáng)度條件3-5等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的變形·剛度條件3-6等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)變能第4章(I)彎曲內(nèi)力4-1對稱彎曲的概念及梁的計算簡圖4-2梁的剪力和彎矩·剪力圖和彎矩圖附錄1平面圖形的幾何性質(zhì)I-1截面的靜矩和形心位置I-2極慣性矩·慣性矩·慣性積I-3慣性矩和慣性積的平行移軸公式·組合截面的慣性矩和慣性積I-4慣性矩和慣性積的轉(zhuǎn)軸公式·截面的主慣性軸和主慣性矩第4章(II)彎曲應(yīng)力4-4梁橫截面上的正應(yīng)力·梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件4-5梁橫截面上的切應(yīng)力·梁的切應(yīng)力強(qiáng)度條件4-6梁的合理設(shè)計第5章梁彎曲時的位移5-1梁的位移——撓度和轉(zhuǎn)角5-2梁的撓曲線近似微分方程及其積分5-3按疊加原理計算梁的撓度和轉(zhuǎn)角5-5梁的剛度校核·提高梁的剛度的措施5-6梁內(nèi)的彎曲應(yīng)變能第6章簡單超靜定問題6-1超靜定問題及其解法6-4簡單超靜定梁第7章應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論7-1概述7-2平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力分析·主應(yīng)力7-3空間應(yīng)力狀態(tài)的概念7-4應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系7-5空間應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度6.2教學(xué)重點、難點第1章緒論及基本概念內(nèi)容要求：了解材料力學(xué)的任務(wù)、變形固體的概念；理解變形固體的基本假設(shè)；熟悉桿件變形的基本形式分類。重點：桿件的四種基本變形。難點：理解變形固體的四個基本假設(shè)。第2章軸向拉伸和壓縮內(nèi)容要求：(1)了解軸向拉伸和壓縮的概念、內(nèi)力的概念及其分類。(2)掌握軸向拉壓內(nèi)力的計算方法及內(nèi)力圖的繪制；理解應(yīng)力的概念及其分布規(guī)律；正確計算橫截面、斜截面的應(yīng)力及變形計算。(3)熟悉常見材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性質(zhì)；理解拉壓變形理論、胡克定律、拉壓桿的應(yīng)變能。(4)熟悉安全因素和許用應(yīng)力的概念；掌握拉壓桿的強(qiáng)度條件和強(qiáng)度計算。(5)掌握拉壓桿變形及位移超靜定計算、裝配應(yīng)力溫度應(yīng)力的計算方法；理解應(yīng)力集中的概念及圣維南原理。重點：軸向拉壓桿內(nèi)力、應(yīng)力、變形的計算。難點：根據(jù)小變形原理計算點的位移。第3章扭轉(zhuǎn)內(nèi)容要求：(1)熟悉薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)概念和計算；理解純剪切的概念及切應(yīng)力互等定理。(2)掌握傳動軸的外力偶矩的計算，以及扭矩的概念和扭矩圖的繪制。(3)掌握圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力、變形計算及強(qiáng)度、剛度條件。(4)熟悉等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)變能，等直非圓桿自由扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和變形；了解密圈螺旋彈簧的應(yīng)力和變形的計算。重點：圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和變形計算。難點：綜合考慮圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度和剛度條件設(shè)計軸的直徑。第4章I彎曲內(nèi)力內(nèi)容要求：了解平面彎曲、對稱彎曲的概念及梁的計算簡圖；掌握梁的剪力方程和彎矩方程；理解載荷集度與剪力、彎矩之間的關(guān)系；正確作出梁和平面剛架的剪力圖和彎矩圖及曲桿的內(nèi)力圖。重點：剪力方程與彎矩方程；剪力圖與彎矩圖。難點：平面剛架的彎矩方程與彎矩圖。附錄1平面圖形的幾何性質(zhì)內(nèi)容要求：了解靜矩、慣性矩、慣性積的概念及其特點；掌握平面圖形形心的計算方法；掌握慣性矩的計算方法及平行移軸公式。重點：平面圖形形心的確定及慣性矩的計算。難點：平行移軸公式。第4章II彎曲應(yīng)力內(nèi)容要求：了解純彎曲的概念，純彎曲時橫截面的應(yīng)力的分布規(guī)律；掌握彎曲時截面的正應(yīng)力及切應(yīng)力的計算；熟悉彎曲強(qiáng)度計算；理解提高彎曲強(qiáng)度的措施。重點：彎曲正應(yīng)力及切應(yīng)力的計算。難點：根據(jù)彎曲正應(yīng)力與切應(yīng)力強(qiáng)度條件進(jìn)行截面設(shè)計。第5章梁彎曲時的位移，第6章簡單超靜定問題內(nèi)容要求：了解撓度和轉(zhuǎn)角的概念；理解梁的撓曲線近似微分方程；掌握用積分法和疊加法計算梁的轉(zhuǎn)角和撓度，并熟練應(yīng)用梁的彎曲剛度條件進(jìn)行剛度校核；熟悉簡單超靜定梁的計算；理解提高彎曲剛度的措施。重點：疊加法求梁的轉(zhuǎn)角和撓度。難點：積分法求梁的轉(zhuǎn)角和撓度。第7章應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變分析內(nèi)容要求：了解應(yīng)力狀態(tài)的的概念及其分類；掌握二向應(yīng)力狀態(tài)的解析法和圖解法；了解三向應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓及單元體的表示法，復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度；熟悉廣義胡克定律及四種常用的強(qiáng)度理論。重點：二向應(yīng)力狀態(tài)的解析法和圖解法；強(qiáng)度理論。難點：應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法與圖解法。6.3學(xué)時安排序號教學(xué)內(nèi)容課時分配1第1章緒論及基本概念22第2章軸向拉伸和壓縮123第3章扭轉(zhuǎn)64第4章I彎曲內(nèi)力部分85附錄I平面圖形的幾何性質(zhì)46第4章II彎曲應(yīng)力87第5章彎曲變形68第6章超靜定問題29第7章應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變分析*4合計52*根據(jù)課時安排的變動，可以適當(dāng)刪減的章節(jié)內(nèi)容。7.課程實施7.1教學(xué)單元一7.1.1教學(xué)日期第1周月日7.1.2教學(xué)目標(biāo)1.掌握材料力學(xué)的性質(zhì)、任務(wù)和研究對象;2.掌握構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題的概念;3.理解材料力學(xué)的基本假設(shè)、基本概念及研究方法；4.了解桿件基本變形形式的受力和變形特點；7.1.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）1.介紹材料力學(xué)這門課的性質(zhì)、任務(wù)、研究方法及研究對象；（重點）2.講述材料力學(xué)與生產(chǎn)實踐的關(guān)系，讓學(xué)生懂得其重要性，激起學(xué)習(xí)它的興趣；3.介紹變形固體的幾個基本假設(shè)、基本概念；（重點）4.介紹桿件的幾何特征；5.桿的四種基本變形形式的受力特點和變形特點及組合變形的概念，判斷桿件變形形式的方法；（重點和難點）7.1.4教學(xué)過程第一章緒論及基本概念（2學(xué)時）重點：材料力學(xué)的任務(wù)，變形固體性質(zhì)的基本假設(shè)§1-1材料力學(xué)的任務(wù)建筑物承受荷載而起骨架作用的部分，稱為結(jié)構(gòu)。組成結(jié)構(gòu)或機(jī)械的單個部分則稱為構(gòu)件或零件。如：橋梁的橋墩、橋面等。每一構(gòu)件都應(yīng)滿足一定的條件，這些條件主要是指經(jīng)濟(jì)與安全。所謂經(jīng)濟(jì)是指構(gòu)件應(yīng)采用適當(dāng)?shù)牟牧喜⑹菇孛娉叽缱钚。ㄏ淖钌俚牟牧希?；安全則是指構(gòu)件在受力或受外界因素（如溫度改變、地基沉陷等）影響時，應(yīng)同時滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性三方面的要求。即：安全包括三個方面：（1）足夠的強(qiáng)度──構(gòu)件具有足夠的抵抗破壞的能力；（2）足夠的剛度──構(gòu)件具有足夠的抵抗變形的能力，即要把變形控制在一定的范圍內(nèi)；（3）足夠的穩(wěn)定性──構(gòu)件具有足夠的保持原有平衡形式的能力。構(gòu)件在強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性三方面所具有的能力統(tǒng)稱為構(gòu)件的承載能力。經(jīng)濟(jì)與安全是一對矛盾的兩個方面。而材料力學(xué)就是要解決這一矛盾，即是研究構(gòu)件在各種外力或外界因素影響下的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的原理及計算方法的科學(xué)。包括對材料的力學(xué)性質(zhì)的研究。這就是材料力學(xué)的任務(wù)?！?-2材料力學(xué)與生產(chǎn)實踐的關(guān)系生產(chǎn)的發(fā)展推動了材料力學(xué)的發(fā)展；材料力學(xué)的發(fā)展又反過來對生產(chǎn)實踐起著重要的指導(dǎo)作用。§1-3可變形固體的性質(zhì)及其基本假設(shè)任何固體在外力作用下都要產(chǎn)生形狀及尺寸的改變──即變形。外力大到一定程度構(gòu)件還會發(fā)生破壞，這種固體稱為“變形固體”。承認(rèn)構(gòu)件的變形，是材料力學(xué)研究問題、解決問題的基本前提。變形包括：（1）彈性變形──外力去掉后可消失的變形；（2）塑性變形──外力去掉后不能消失的變形。關(guān)于變形固體性質(zhì)的基本假設(shè)：連續(xù)性假設(shè)：材料內(nèi)部連續(xù)、密實地充滿著物質(zhì)而毫無空隙；均勻性假設(shè)：材料沿各部分的力學(xué)性能完全相同；3．各向同性假設(shè)：材料沿各方向的力學(xué)性能完全相同。這樣的材料稱為各向同性材料，否則稱為各向異性材料。4．小變形假設(shè)：認(rèn)為受力后構(gòu)件的變形與其本身尺寸相比很小。小變形包括兩方面含義：（1）變形與原始尺寸在量級上進(jìn)行比較，很??；（2）變形對外力的影響很小──不會顯著改變外力的作用位置或不產(chǎn)生新的外力成分?！?-4材料力學(xué)主要研究對象（桿件）的幾何特征所謂桿，是指其縱向（沿長度方向）尺寸比其橫向（垂直于長度方向）尺寸大得多的構(gòu)件。我們常見的柱、梁和傳動軸等均屬于桿。桿件的兩個幾何元素：橫截面：垂直于桿件長度方向的截面稱為桿的橫截面。軸線：各橫截面形心的連線稱為桿的軸線。直桿的軸線為直線；曲桿的軸線為曲線。橫截面沿桿軸不變者稱為等截面桿；改變者稱為變截面桿。桿軸線為直線，橫截面沿桿軸又不變者稱為等截面直桿，簡稱等直桿。§1-5桿件變形的基本形式作用在構(gòu)件上的荷載是各種各樣的，因此，桿件的變形形式就呈現(xiàn)出多樣性，并且有時比較復(fù)雜。但分解來看，變形的基本形式卻只有四種。1．軸向拉伸或軸向壓縮在一對大小相等、方向相反、作用線與桿軸線重合的外力作用下，桿件將發(fā)生伸長或縮短變形，這種變形形式稱為軸向拉伸或軸向壓縮。其受力特性為外力的作用線與桿件的軸線重合。變形特征為桿件沿軸線方向伸長或縮短。2．剪切在一對相距很近的大小相等、方向相反、作用線與桿軸線垂直的外力作用下，桿的主要變形是橫截面沿外力作用方向發(fā)生錯動。這種變形形式稱為剪切。其受力特性為一對大小相等、方向相反的外力的作用線與桿軸線垂直且相距很近。變形特征為橫截面沿外力作用方向發(fā)生相對錯動。3．扭轉(zhuǎn)在一對大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面與桿軸線垂直的外力偶作用下，桿件的任意兩橫截面將繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，這種變形形式稱為扭轉(zhuǎn)。其受力特性為外力偶的作用平面與桿軸線垂直。變形特征為任意兩相鄰橫截面繞桿軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。4．彎曲在桿的一個縱向平面內(nèi)，作用一對大小相等、轉(zhuǎn)向相反的外力偶，這時桿將在縱向平面內(nèi)彎曲，任意兩橫截面發(fā)生相對傾斜，這種變形形式稱為彎曲。其受力特性為外力偶的作用平面在含桿軸線在內(nèi)的縱向平面內(nèi)。變形特征為桿件的軸線由直線變?yōu)榍€，任意兩橫截面發(fā)生相對傾斜。工程中常用構(gòu)件在荷載作用下的變形，在很多情況下都包含有兩種或兩種以上的基本變形，我們把這種變形形式稱為組合變形。7.1.5教學(xué)方法以多媒體演示與黑板表達(dá)相結(jié)合，并配以一定數(shù)量的提問、解答。實例教學(xué)：(1)竹子的力學(xué)自然美；(2)高層建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)概念設(shè)計。7.1.6作業(yè)安排及課后反思《材料力學(xué)習(xí)題庫》第1章所有作業(yè)7.1.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要精選授課內(nèi)容，對光材料力學(xué)發(fā)展新亮點和廣泛應(yīng)用的重要內(nèi)容進(jìn)行重點講授，有的內(nèi)容留學(xué)生自學(xué)教材或要求學(xué)生查閱一定的參考書，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。7.1.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）劉鴻文.材料力學(xué)I（第5版）.p1-127.2教學(xué)單元二7.2.1教學(xué)日期第1周月日7.2.2教學(xué)目標(biāo)1.了解軸向拉伸和壓縮的概念、內(nèi)力的概念及其分類。2.掌握軸向拉壓內(nèi)力的計算方法及內(nèi)力圖的繪制；理解應(yīng)力的概念及其分布規(guī)律；正確計算橫截面、斜截面的應(yīng)力及變形計算。3.熟悉常見材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性質(zhì)；理解拉壓變形理論、胡克定律、拉壓桿的應(yīng)變能。4.熟悉安全因素和許用應(yīng)力的概念；掌握拉壓桿的強(qiáng)度條件和強(qiáng)度計算。5.掌握拉壓桿變形及位移超靜定計算、裝配應(yīng)力溫度應(yīng)力的計算方法；理解應(yīng)力集中的概念及圣維南原理。7.2.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）重點：軸向拉壓桿內(nèi)力、應(yīng)力、變形的計算。難點：根據(jù)小變形原理計算點的位移。7.2.4教學(xué)過程軸向拉伸和壓縮§2-1軸向拉伸和壓縮的概念、§2-2內(nèi)力·截面法·軸力及軸力圖（2學(xué)時）學(xué)生首次接觸基本變形的計算，講課的重點與難點應(yīng)為：1.講清基本概念；2.理清分析問題的思路?！?-1軸向拉伸和壓縮的概念受軸向拉伸的桿件稱為拉桿；受軸向壓縮的桿件稱為壓桿。受力特征：外力（或其合力）的作用線與桿軸線重合；變形特征：沿軸向伸長或縮短。實例：起重機(jī)吊繩、千斤頂?shù)?。軸向拉伸軸向壓縮§2-2內(nèi)力·截面法·軸力及軸力圖一、內(nèi)力內(nèi)力──物體一部分對另一部分的作用。注意：這里的內(nèi)力是指附加內(nèi)力，是外力作用后所引起的內(nèi)力改變。二、截面法·軸力受外力作用而處于平衡的物體，其內(nèi)力可用截面法顯示并確定。用截面法求構(gòu)件內(nèi)力可歸納為以下三個步驟：1．截開在需要求內(nèi)力的截面處，假想地將桿截分為兩部分；2．代替取截開后的任一部分作為研究對象（稱為隔離體），并把棄去部分對保留部分的作用以截開面上的內(nèi)力代替；3．平衡對保留部分即隔離體建立平衡方程，計算內(nèi)力的大小和方向。如圖所示拉桿，由截面法可得m-m截面上的內(nèi)力N=P在此說明取左、右部分為研究對象，結(jié)果相同。由于拉壓桿橫截面上的內(nèi)力N的作用線與桿軸線重合，因此，拉壓桿的內(nèi)力也稱為軸力。符號規(guī)定：拉桿的變形是軸向伸長，其軸力為正，稱為拉力，方向是背離截面的；壓桿的變形是軸向縮短，其軸力為負(fù)，稱為壓力，方向是指向截面的。必須指出，在采用截面法之前，不能隨意使用靜力學(xué)中力（或力偶）的可移性原理，以及力的等效代換。因為這樣就會改變構(gòu)件的變形性質(zhì)，并使內(nèi)力也隨之改變。但在截開后建立隔離體的平衡方程時，則可以使用力的等效代換及可移性原理。三、軸力圖為了表明軸力隨橫截面位置的變化情況，通常作出軸力圖。其作法如下：選取一定的比例尺，用平行于桿軸線的坐標(biāo)表示橫截面的位置，用垂直于桿軸線的坐標(biāo)表示橫截面上軸力的數(shù)值，從而繪出表示軸力與橫截面位置關(guān)系的圖形，稱為軸力圖。通常將正值的軸力畫在上側(cè)，負(fù)值的畫在下側(cè)。舉例說明。7.2.5教學(xué)方法以多媒體演示與黑板表達(dá)相結(jié)合，并配以一定數(shù)量的提問、解答。7.2.6作業(yè)安排及課后反思預(yù)習(xí)《材料力學(xué)習(xí)題庫》第2章作業(yè)，指定交作業(yè)日期7.2.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要精選授課內(nèi)容，對光材料力學(xué)發(fā)展新亮點和廣泛應(yīng)用的重要內(nèi)容進(jìn)行重點講授，有的內(nèi)容留學(xué)生自學(xué)教材或要求學(xué)生查閱一定的參考書，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。7.2.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）(1)劉鴻文.材料力學(xué)I（第5版）.p4-7(2)劉鴻文.材料力學(xué)I（第5版）.p15-167.3教學(xué)單元三7.3.1教學(xué)日期第2周月日7.3.2教學(xué)目標(biāo)掌握拉（壓）桿橫截面及斜截面上應(yīng)力的計算7.3.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）引入應(yīng)力的概念，通過觀察軸向拉（壓）的實驗現(xiàn)象,提出平面假設(shè),并結(jié)合材料的均勻形假設(shè)及靜力學(xué)關(guān)系,推出軸向拉（壓）橫截面上的應(yīng)力公式,以此應(yīng)力公式為基礎(chǔ),分析給出其斜截面上的應(yīng)力計算公式;(難點)重點：應(yīng)力的概念，軸向拉（壓）橫截面上的應(yīng)力公式，斜截面上的應(yīng)力計算公式難點：斜截面上的應(yīng)力計算公式。7.3.4教學(xué)過程第二章軸向拉伸和壓縮§2-3橫截面及斜截面上的應(yīng)力（2學(xué)時）要解決強(qiáng)度問題，不僅要知道構(gòu)件沿哪個截面破壞，而且要知道從其上哪一點破壞。應(yīng)力──是受力構(gòu)件某一截面分布內(nèi)力在一點處的集度。一、應(yīng)力的概念平均應(yīng)力──一般地說，截面上的分布內(nèi)力并不是均勻的，故平均應(yīng)力pm的大小和方向?qū)㈦S所取微面積ΔA的大小而不同。為表明分布內(nèi)力在M點處的集度，令ΔA→0，則得ΔP/ΔA的極限值p，即稱為M點處的總應(yīng)力，其方向一般既不與截面垂直，也不與截面相切。通常將總應(yīng)力沿截面的法向和切向分解為兩個分量，即，法向分量稱為正應(yīng)力，切向分量稱為剪應(yīng)力。二、拉（壓）桿橫截面上的應(yīng)力在拉（壓）桿橫截面上，軸力N的作用線與橫截面垂直，且通過橫截面的形心，因此，分布在橫截面上各點的應(yīng)力只有正應(yīng)力。為計算正應(yīng)力，可首先考查桿件在受力后表面上的變形情況，并由表及里地推出反映桿件內(nèi)部變形情況的幾何關(guān)系，再根據(jù)力與變形間的物理關(guān)系，得到應(yīng)力在截面上的變化規(guī)律，最后再通過應(yīng)力與內(nèi)力的靜力學(xué)關(guān)系，得到應(yīng)力的計算公式。下面就以上述方法，來推導(dǎo)等直拉（壓）桿橫截面上的正應(yīng)力計算公式。幾何方面根據(jù)實驗現(xiàn)象，提出如下著名的平面假設(shè)：變形前原為平面的橫截面，變形后仍保持為平面。由這一假設(shè)可以推斷，拉桿所有縱向纖維的伸長相等。即，拉桿在其任意兩個橫截面之間的伸長變形是均勻的。物理方面應(yīng)力是伴隨著變形同時產(chǎn)生的，且與桿的變形程度有關(guān)。既然各點的變形程度相同，則我們可以認(rèn)為，橫截面上各點的正應(yīng)力也是相等的。靜力學(xué)方面根據(jù)靜力學(xué)求合力的方法即得拉桿橫截面上正應(yīng)力的計算公式式中N為軸力，A為桿的橫截面面積。對壓桿，此式同樣適用。常用的應(yīng)力單位為：Pa、kPa、MPa、GPa。其中1Pa=1N/m2、1kPa=103Pa、1MPa=106Pa、1Gpa=109Pa。正應(yīng)力的符號規(guī)定：以拉為正，以壓為負(fù)。必須指出，作用在桿件上的軸向外力，一般是外力系的靜力等效力系，在外力作用點附近的應(yīng)力比較復(fù)雜，并非均勻分布。但圣唯南原理指出：“力作用于桿端方式的不同，只會使與桿端距離不大于桿的橫截面尺寸的范圍內(nèi)的應(yīng)力分布受到影響”。根據(jù)這一原理，除了外力作用點附近以外，都可用上式計算應(yīng)力。當(dāng)?shù)戎睏U受幾個軸向外力作用時，桿內(nèi)的最大正應(yīng)力為最大軸力所在橫截面稱為危險截面，危險截面上的正應(yīng)力稱為最大工作應(yīng)力。舉例說明。三、拉（壓）桿斜截面上的應(yīng)力由平衡方程ΣX=0，可得斜截面k-k上的內(nèi)力仿照橫截面上正應(yīng)力分布規(guī)律的分析過程，同樣可得到斜截面上各點處的總應(yīng)力是均勻分布且與桿軸平行的結(jié)論。設(shè)斜截面k-k的外法線n與桿軸線的夾角為，則橫截面面積，于是有式中為橫截面上的正應(yīng)力?？倯?yīng)力是矢量，可將它沿截面的法向和切向分解為兩個分量：正應(yīng)力和剪應(yīng)力。它們?yōu)椋╟）這就是拉(壓)桿斜截面上的正應(yīng)力計算公式。其中自桿軸轉(zhuǎn)至斜截面的外法線，以逆時針為正，順時針為負(fù)。正應(yīng)力及剪應(yīng)力的符號規(guī)則同前所述。使用公式時注意連同符號代入運算。由式（c）可知：1．和都是的函數(shù)。即同一點處的應(yīng)力隨過該點的斜截面的方向不同而改變。2．當(dāng)=00時，=，它是中的最大值，即桿內(nèi)任一點處的最大正應(yīng)力發(fā)生在桿的橫截面上。3．當(dāng)=450時，=，它是中的最大值，即桿內(nèi)任一點處的最大剪應(yīng)力發(fā)生在450斜截面上，其值等于該點處最大正應(yīng)力的一半。4．當(dāng)=900時，=0，=0，即在桿的縱向截面上無應(yīng)力存在。通過以上分析，我們已經(jīng)清楚地了解了拉（壓）桿內(nèi)任一點處各個不同方向截面上的應(yīng)力情況。我們把通過一點的所有不同方向截面上應(yīng)力情況的總和稱為該點處的應(yīng)力狀態(tài)。由式（c）可知，在所研究的拉（壓）桿中，一點處的應(yīng)力狀態(tài)由其橫截面上的正應(yīng)力即可完全確定，這樣的應(yīng)力狀態(tài)就稱為單向應(yīng)力狀態(tài)。7.3.5教學(xué)方法以多媒體演示與黑板表達(dá)相結(jié)合，并配以一定數(shù)量的提問、解答。7.3.6作業(yè)安排及課后反思預(yù)習(xí)《材料力學(xué)習(xí)題庫》第2章作業(yè)，指定交作業(yè)日期7.3.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要精選授課內(nèi)容，對光材料力學(xué)發(fā)展新亮點和廣泛應(yīng)用的重要內(nèi)容進(jìn)行重點講授，有的內(nèi)容留學(xué)生自學(xué)教材或要求學(xué)生查閱一定的參考書，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。7.3.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）(1)劉鴻文.材料力學(xué)I（第5版）.p16-227.4教學(xué)單元四7.4.1教學(xué)日期第2周月日7.4.2教學(xué)目標(biāo)1.理解變形、應(yīng)變的概念及胡克定律；2.了解橫向變形與縱向變形的關(guān)系；3.掌握軸向拉壓變形的計算7.4.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）重點：軸向拉壓桿內(nèi)力、應(yīng)力、變形的計算。難點：根據(jù)小變形原理計算點的位移。7.4.4教學(xué)過程第二章軸向拉伸和壓縮§2-4拉（壓）桿的變形·虎克定律、§2-5拉（壓）桿內(nèi)的應(yīng)變能（2學(xué)時）§2-4拉（壓）桿的變形·虎克定律拉（壓）桿的變形1．縱向變形拉（壓）桿的原長為L，受力變形后其長度變?yōu)長1，則桿的絕對伸長為ΔL=L1-L絕對線變形ΔL的大小與原長度有關(guān)。為了更好地說明桿件變形的程度，引進(jìn)相對線變形式中──相對線變形，是一個無量綱的量，表示單位長度的縱向變形（當(dāng)沿桿長度均勻變形時），常稱為縱向線應(yīng)變，簡稱為線應(yīng)變。當(dāng)為正時，對應(yīng)于拉伸，稱為拉應(yīng)變；當(dāng)為負(fù)時，對應(yīng)于壓縮，稱為壓應(yīng)變。當(dāng)沿桿長度為非均勻變形時，2．橫向變形拉（壓）桿在縱向變形的同時產(chǎn)生橫向變形。設(shè)桿的原有橫向尺寸為d，受力變形后變?yōu)閐1，故其橫向變形為Δd=d1-d在均勻變形情況下，其相應(yīng)的橫向線應(yīng)變?yōu)橛捎趬簵U的Δd與其ΔL的符號向反，故橫向線應(yīng)變與縱向線應(yīng)變的正負(fù)號相反。二、虎克定律對工程中常用的材料，經(jīng)大量的實驗表明，當(dāng)桿內(nèi)的應(yīng)力不超過材料的某一極限（比例極限）時，力與變形之間存在以下關(guān)系:引進(jìn)比例常數(shù)E，則（a）式中的比例常數(shù)E稱為彈性模量，它表示材料在拉伸或壓縮時抵抗彈性變形的能力，其量綱為[力]/[長度]2，單位為帕。E的數(shù)值隨材料而異，是通過實驗測定的。EA稱為桿的抗拉（抗壓）剛度，對于長度相等且受力相同的拉（壓）桿，其抗拉（壓）剛度越大，則桿件的變形越小。以和代入（a）式，則得（b）式（a）與式（b）是虎克定律的兩種不同的表達(dá)方式。前者是針對桿的，只適用于受軸向外力的桿件。后者是針對桿中一點的，而拉（壓）桿中任一點的應(yīng)力狀態(tài)是單向應(yīng)力狀態(tài)，所以，凡是單向應(yīng)力狀態(tài)，式（b）均適用。實驗結(jié)果還表明，當(dāng)拉（壓）桿內(nèi)的應(yīng)力不超過材料的比例極限時，或改寫為式中負(fù)號表示與的正負(fù)號恒相反。稱為橫向變形系數(shù)或泊松比，是一個無量綱的量，其數(shù)值隨材料而異，也是通過實驗測定的。例題。§2-5拉（壓）桿內(nèi)的應(yīng)變能應(yīng)變能彈性體在受力后要發(fā)生變形，同時彈性體內(nèi)將積蓄能量。這種因彈性變形而積蓄在彈性體內(nèi)的能量，稱為“彈性應(yīng)變能”或簡稱為“應(yīng)變能”。略去其它微小的能量損耗不計，可以證明應(yīng)變能在數(shù)值上等于外力對彈性體所作的功。U=W應(yīng)變能U的單位為焦耳，符號為J，1J=1N·m。在荷載P的作用下，桿伸長了ΔL，這也是荷載作用點的位移。由于在彈性變形范圍內(nèi)，P與ΔL成線性關(guān)系，因此，P力對此位移所作的功可由圖中的三角形面積來計算。即積蓄在桿內(nèi)的應(yīng)變能為二、比能單位體積內(nèi)的應(yīng)變能，稱為比能，用u表示比能的單位用J/m3表示。以上計算拉桿內(nèi)應(yīng)變能的各公式也適用于壓桿。而上式則普遍適用于所有的單向應(yīng)力狀態(tài)。這里必須指出，應(yīng)變能的概念只適用于彈性變形，而不適用于塑性變形，即不能從拉伸圖直線階段的三角形面積推廣到拉伸圖的全部面積。但是，拉伸圖的全部面積可以代表拉（壓）桿的破壞功，這個面積越大，則使拉（壓）桿破壞所需的功就越大，因而這一拉（壓）桿抵抗沖擊的能力就越強(qiáng)。7.4.5教學(xué)方法以多媒體演示與黑板表達(dá)相結(jié)合，并配以一定數(shù)量的提問、解答。7.4.6作業(yè)安排及課后反思預(yù)習(xí)《材料力學(xué)習(xí)題庫》第2章作業(yè)，指定交作業(yè)日期7.4.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要精選授課內(nèi)容，對光材料力學(xué)發(fā)展新亮點和廣泛應(yīng)用的重要內(nèi)容進(jìn)行重點講授，有的內(nèi)容留學(xué)生自學(xué)教材或要求學(xué)生查閱一定的參考書，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。7.4.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）(1)劉鴻文.材料力學(xué)I（第5版）.p40-497.5教學(xué)單元五7.5.1教學(xué)日期第3周月日7.5.2教學(xué)目標(biāo)1.了解軸向拉伸和壓縮的概念、內(nèi)力的概念及其分類。2.掌握軸向拉壓內(nèi)力的計算方法及內(nèi)力圖的繪制；理解應(yīng)力的概念及其分布規(guī)律；正確計算橫截面、斜截面的應(yīng)力及變形計算。3.熟悉常見材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性質(zhì)；理解拉壓變形理論、胡克定律、拉壓桿的應(yīng)變能。4.熟悉安全因素和許用應(yīng)力的概念；掌握拉壓桿的強(qiáng)度條件和強(qiáng)度計算。5.掌握拉壓桿變形及位移超靜定計算、裝配應(yīng)力溫度應(yīng)力的計算方法；理解應(yīng)力集中的概念及圣維南原理。7.5.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）重點：軸向拉壓桿內(nèi)力、應(yīng)力、變形的計算。難點：根據(jù)小變形原理計算點的位移。7.5.4教學(xué)過程第二章軸向拉伸和壓縮§2-6材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性能、§2-7強(qiáng)度條件·安全系數(shù)·許用應(yīng)力（2學(xué)時）§2-6材料在拉伸和壓縮時的力學(xué)性能材料的拉伸和壓縮試驗1．拉伸試件L=10d或L=5d（圓形截面）或（矩形截面）式中A為矩形截面的面積。2．壓縮試件L/d或L/b規(guī)定為1~3。3．主要設(shè)備一是加力、測力的機(jī)器，通常采用萬能試驗機(jī)，也可用拉力機(jī)或壓力機(jī)；一是測量變形的儀器，通常采用的有杠桿變形儀、鏡式引伸儀、電阻應(yīng)變儀等。4．試驗條件：常溫、靜載。低碳鋼試件的拉伸圖及其力學(xué)性能低碳鋼是工程上使用廣泛、用量最大的一種鋼材，它的力學(xué)性能有較大的代表性，所以我們首先來討論這種材料。拉伸圖一般萬能試驗機(jī)上備有自動繪圖設(shè)備，可以繪出試件在試驗過程中工作段的伸長和荷載間的關(guān)系曲線，此曲線通常以橫坐標(biāo)代表試件工作段的伸長量ΔL，而以縱坐標(biāo)代表萬能試驗機(jī)上的荷載P，習(xí)慣上稱為試件的拉伸圖。由圖可見，低碳綱在整個拉伸試驗過程中，其工作段的伸長量與荷載間的關(guān)系大致可分為以下四個階段。第Ⅰ階段──彈性階段在這一階段開始后的絕大部分中，P與ΔL保持直線關(guān)系，即P與ΔL成正比。第Ⅱ階段──屈服階段或流動階段在變形繼續(xù)增長的過程中，荷載保持在某一數(shù)值附近上下波動。如果略去這一微小的變化，則可認(rèn)為荷載保持不變，而變形繼續(xù)迅速增加，這一現(xiàn)象通常稱為屈服或流動。若試件表面經(jīng)過拋光，此時可見到與軸線成450方向的條紋，它們是由于材料沿試件的最大剪應(yīng)力面發(fā)生滑移而出現(xiàn)的，稱為滑移線。第Ⅲ階段──強(qiáng)化階段經(jīng)過屈服階段以后，P與ΔL恢復(fù)曲線上升的關(guān)系，直到拉伸圖的最高點。在這一階段中，如果不增加荷載，則變形也不發(fā)展。試件在強(qiáng)化階段中的變形主要是塑性變形，可以較明顯地看到整個試件的橫向尺寸在縮小。第Ⅳ階段──局部變形階段從曲線最高點到試件斷裂的一點是材料的破壞階段。試件某一段內(nèi)的橫截面開始收縮，出現(xiàn)所謂“頸縮”現(xiàn)象。在此階段，由于“頸縮”部分的橫截面面積急劇縮小，因此，荷載反而下降，一直到試件被拉斷。卸載規(guī)律──若在強(qiáng)化階段中停止加載，并將荷載緩慢減少即卸載，則可看到，拉伸圖中的P-ΔL曲線將按直線規(guī)律下降，這條直線EF與彈性階段的直線近乎平行。由此可見，在強(qiáng)化階段中，試件的變形包括兩個部分：塑性變形ΔLS，彈性變形ΔLe。在卸載過程中彈性變形ΔLe逐漸消失，只留下塑性變形ΔLS。若卸載后又立即加載，則P-ΔL曲線仍沿EF上升，到達(dá)E點后，又大致上順著拉伸圖的原有關(guān)系曲線繼續(xù)發(fā)展，直至破壞。冷作硬化──經(jīng)過一次拉伸并達(dá)到強(qiáng)化階段的試件，當(dāng)再加載時，試件在線彈性范圍內(nèi)所能承受的最大荷載將增大，而塑性變形則相應(yīng)減少，這一現(xiàn)象通常稱為冷作硬化。工程上常利用這一特性來提高鋼筋和鋼纜繩等構(gòu)件在線彈性范圍內(nèi)所能承受的最大荷載。冷作時效──若試件經(jīng)過拉伸至強(qiáng)化階段卸載，不立即加載，而是經(jīng)過一段時間后再加載，則其線彈性范圍內(nèi)的最大荷載進(jìn)一步提高。這種現(xiàn)象稱為冷作時效。低碳鋼拉伸試件的斷口呈杯狀，靠近表面部分有約450方向的斜面。應(yīng)力—應(yīng)變曲線及其特征試件的拉伸圖只能代表試件的力學(xué)性能,它與試件的粗細(xì)和長度有很大的關(guān)系。為了反映材料的力學(xué)性能，必須消除試件尺寸的影響。為此我們將拉伸圖的縱坐標(biāo)除以試件的原橫截面面積A，同時將橫坐標(biāo)除以試件的原長L，這樣得到的曲線，與試件的尺寸無關(guān)，可以代表材料的力學(xué)性能。此曲線稱為應(yīng)力—應(yīng)變曲線，即曲線。（1）反映強(qiáng)度特性的重要指標(biāo)比例極限P──直線段的最高點對應(yīng)的應(yīng)力。在此范圍內(nèi)虎克定律成立。彈性極限e──發(fā)生彈性變形的最高點對應(yīng)的應(yīng)力。e與P相差不大，在實測中很難區(qū)分，因此，將兩者混同起來，統(tǒng)稱為彈性極限。屈服極限或流動極限ss──應(yīng)力有幅度不大的波動，其最高點C的應(yīng)力稱為屈服高限，最低點D的應(yīng)力稱為屈服低限。試驗結(jié)果表明，屈服高限不穩(wěn)定，受加載速度等許多因素的影響較大，而屈服低限則較為穩(wěn)定。因此，通常將屈服低限作為材料的屈服極限，此時，材料發(fā)生顯著的塑性變形。強(qiáng)度極限b──使材料完全喪失承載能力的最大應(yīng)力值。上述所有四個極限應(yīng)力都是反映材料強(qiáng)度特性的重要指標(biāo)，而屈服極限和強(qiáng)度極限更是構(gòu)件設(shè)計時的重要依據(jù)。（2）衡量材料塑性的重要指標(biāo)延伸率（或伸長率）d──是試件標(biāo)距范圍內(nèi)的應(yīng)變值，代表試件拉斷時的塑性變形程度。其值通常用百分?jǐn)?shù)來表示，即和工作段的長度與橫截面尺寸的比值有關(guān)系。通常不加說明的d指的是L=10d的標(biāo)準(zhǔn)試件的延伸率。截面收縮率式中A1為斷口處的最小橫截面面積。Q235鋼的強(qiáng)度特性指標(biāo)的平均約值如下：ss=240MPa，sb=390MPa，d=20~30%，y=60%左右在實際工程中，通常將材料分為塑性材料和脆性材料兩類。一般將d≥5%的材料稱為塑性材料，而將d<5%的材料稱為脆性材料。由s-e曲線中直線段OA的斜率還可確定材料的彈性模量E，即E=tga其它金屬材料在拉伸時的力學(xué)性能塑性材料16錳鋼及一些高強(qiáng)度低合金鋼的s-e曲線與低碳鋼十分相似，有明顯的彈性階段、屈服階段和強(qiáng)化階段，也有頸縮現(xiàn)象。它們與低碳鋼相比，屈服極限和強(qiáng)度極限都顯著地提高了，而屈服階段稍短且延伸率略低。對于其它金屬材料，s-e曲線并不都像低碳鋼那樣具備四個階段。如退火球墨鑄鐵、鋁合金沒有屈服階段，其它三個階段都很明顯。另外一些材料例如錳鋼則僅有彈性階段和強(qiáng)化階段，而沒有屈服階段和局部變形階段。這些材料的共同特點是延伸率d均較大，它們和低碳鋼一樣都屬于塑性材料?！懊x屈服極限”s0。2──對于沒有明顯屈服階段的塑性材料，通常規(guī)定以塑性應(yīng)變es=0.2%時的應(yīng)力作為屈服極限，稱為名義屈服極限。脆性材料灰口鑄鐵是明顯的脆性材料，其特點是：沒有屈服階段，強(qiáng)化階段和頸縮階段，也沒有明顯的直線階段。而且強(qiáng)度低，拉斷時的變形很小，延伸率低，斷口沿橫截面。強(qiáng)度極限sb是衡量材料強(qiáng)度的唯一指標(biāo)。在實際工程中，對于沒有直線階段的材料，通常用規(guī)定某一總應(yīng)變時s-e曲線的割線（圖中的虛線）來代替變形開始部分的曲線，從而確定其彈性模量E，并稱為“割線彈性模量”。金屬材料在壓縮時的力學(xué)性能塑性材料（低碳鋼）低碳鋼在壓縮時的s-e曲線有如下特點：（1）與拉伸時有相似之處，有直線階段、屈服階段和強(qiáng)化階段。（2）但由于低碳鋼是塑性材料，延性較好，隨著荷載的不斷增加，試件被壓成鼓性，其橫向尺寸不斷增加，而單位面積上所受到的力增加很慢，以至無法測出低碳鋼的壓縮強(qiáng)度極限?？梢?，低碳鋼在壓縮時的彈性模量、比例極限、屈服極限與拉伸時相同，因此，對于低碳鋼就沒有必要再做壓縮試驗了。我們可以從拉伸試驗的結(jié)果來了解它在壓縮時的重要的力學(xué)性能。類似情況在一般的塑性材料中也存在。但有些材料（例如鉻鉬硅合金鋼）在拉伸和壓縮時的屈服極限并不相同。對這些材料就需要做壓縮試驗，以確定其壓縮屈服極限。2．脆性材料（鑄鐵）與塑性材料不同，脆性材料在壓縮和拉伸時的力學(xué)性能有較大的區(qū)別。鑄鐵在拉伸和壓縮時的s-e曲線如圖所示。實驗表明，其壓縮強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)比拉伸時大得多，所以鑄鐵宜于用作受壓構(gòu)件。鑄鐵壓縮破壞面與軸線的夾角稍大于450。幾種非金屬材料的力學(xué)性能1．混凝土天然石料與混凝土也是抗壓強(qiáng)度高于其抗拉強(qiáng)度的脆性材料，且比鑄鐵更脆。一般都用于受壓構(gòu)件，其s-e曲線與鑄鐵相似，而破壞形式則隨試件兩端的約束條件而有所不同。當(dāng)潤滑不好，兩端承壓面的摩擦阻力較大時，壓壞后呈兩個對接的截錐體；當(dāng)潤滑較好、摩擦阻力較小時，則沿縱向開裂。混凝土的抗拉強(qiáng)度很小，約為抗壓強(qiáng)度的1/5~1/20，故在用作受彎構(gòu)件時，其受拉部分一般用鋼筋來加強(qiáng)。木材木材的力學(xué)性能具有方向性，隨應(yīng)力方向與木紋方向間傾角的不同而有很大差異。木材的順紋抗拉強(qiáng)度比順紋抗壓強(qiáng)度高，但由于木材在順紋拉伸時比在順紋壓縮時受木節(jié)等缺陷的影響大，因此，在工程中，一般將木材用作柱、斜撐等受壓構(gòu)件。木材橫紋抗拉強(qiáng)度很低，工程中應(yīng)避免。在橫紋壓縮時，s-e曲線的初始階段基本上是直線，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比，當(dāng)應(yīng)力超過比例極限后，曲線趨于水平，并產(chǎn)生很大的塑性變形，因此，工程中通常以其比例極限作為強(qiáng)度指標(biāo)。3．玻璃鋼玻璃鋼是由玻璃纖維（或玻璃布）作為增強(qiáng)材料，與熱固性樹脂粘合而成的復(fù)合材料。其主要優(yōu)點為：重量輕，比強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度/密度）高，成型工藝簡單，且耐腐蝕、抗震性能好。因此，玻璃鋼作為結(jié)構(gòu)材料在工程中得到廣泛應(yīng)用。玻璃鋼的力學(xué)性能與所用的玻璃纖維和樹脂的性能，以及兩者的相對用量和相互結(jié)合的方式有關(guān)。纖維呈單向排列的玻璃鋼沿纖維方向拉伸時的應(yīng)力－應(yīng)變曲線如圖所示，直至斷裂前，基本上是線彈性的。由于纖維的方向性，玻璃鋼的力學(xué)性能是各向異性的。溫度、加載速度、時間對材料力學(xué)性質(zhì)的影響溫度的影響：大多數(shù)情況是溫度升高，材料的塑性增大，而sS和sb降低。加載速度的影響：加載速度小時變形大；加載速度大時變形小。時間的影響：蠕變：在超過某一界限的固定溫度和固定應(yīng)力作用下，材料的塑性變形將隨時間的增長而不斷發(fā)展。這一現(xiàn)象稱為蠕變。熔點越高，蠕變產(chǎn)生時的溫度越高。應(yīng)力松弛：受拉構(gòu)件在固定溫度下受力時，若兩端位置固定不變（總伸長量不變），則由于蠕變現(xiàn)象，其彈性變形將逐步為塑性變形所取代，從而使構(gòu)件中的應(yīng)力隨時間的增長而逐漸降低。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。兩類材料力學(xué)性能的比較塑性材料與脆性材料是根據(jù)常溫、靜載下拉伸試驗的延伸率來區(qū)分的。這兩類材料在力學(xué)性能上的主要差異表現(xiàn)在下列四個方面：1．變形方面塑性材料在破壞前的變形大，塑性指標(biāo)較高，一般有屈服階段；脆性材料在破壞前的變形較小，塑性指標(biāo)較低，且沒有屈服階段。2．強(qiáng)度方面塑性材料常用的強(qiáng)度指標(biāo)是屈服極限，且在拉伸和壓縮時的屈服極限一般相同，故既可用于受拉構(gòu)件，也可用于受壓構(gòu)件；脆性材料的強(qiáng)度指標(biāo)是強(qiáng)度極限，且拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)低于壓縮強(qiáng)度，故適用于受壓構(gòu)件。3．抗沖擊方面由于使塑性材料破壞所需要作的功較大，故塑性材料抵抗沖擊的能力要比脆性材料強(qiáng)。對承受沖擊或振動的構(gòu)件，宜采用塑性材料。4．受應(yīng)力集中影響方面因為塑性材料有較長的屈服階段，所以當(dāng)桿件孔邊最大應(yīng)力到達(dá)屈服極限時，若繼續(xù)加力，則孔邊材料的變形將繼續(xù)增長，而應(yīng)力保持不變，所增加的外力只使截面上屈服區(qū)域不斷擴(kuò)展，這樣橫截面上的應(yīng)力將逐漸趨于均勻。所以，塑性材料對應(yīng)力集中并不敏感。而脆性材料則不然，隨著外力的增加，孔邊應(yīng)力也急劇上升并始終保持最大值，當(dāng)達(dá)到強(qiáng)度極限時，孔邊首先產(chǎn)生裂紋，所以脆性材料對應(yīng)力集中就十分敏感。塑性材料在常溫靜載荷作用時，可以不考慮應(yīng)力集中的影響，而脆性材料則必須加以考慮。應(yīng)該注意，材料是塑性的還是脆性的，并非一成不變，它將隨材料所處的溫度、應(yīng)變率和應(yīng)力狀態(tài)等條件的變化而不同。例如，當(dāng)溫度發(fā)生很大的變化時，塑性材料可能轉(zhuǎn)化為脆性材料，而脆性材料也可能呈現(xiàn)出良好的塑性。§2-7強(qiáng)度條件·安全系數(shù)·許用應(yīng)力拉（壓）桿的強(qiáng)度條件確保拉（壓）桿不致因強(qiáng)度不足而破壞的強(qiáng)度條件為max≤[]對于等截面直桿，可改寫為式中的許用應(yīng)力[]可由有關(guān)的設(shè)計規(guī)范中查得，它的確定稍后再作討論。針對不同的具體情況，根據(jù)拉（壓）桿的強(qiáng)度條件，可解決三種不同類型的強(qiáng)度計算問題，即：（1）強(qiáng)度校核已知[]、A和所承受荷載（即間接地已知內(nèi)力Nmax），可用強(qiáng)度條件校核桿的強(qiáng)度是否能滿足要求，若強(qiáng)度條件成立，則表示桿的強(qiáng)度是足夠的。否則即要加大桿的橫截面面積A或減小荷載。根據(jù)既要保證安全又要節(jié)約材料的設(shè)計原則，在對桿進(jìn)行強(qiáng)度校核時，還應(yīng)注意一方面不使桿內(nèi)的最大工作應(yīng)力max小于許用應(yīng)力[]太多；另一方面，在必要時也可允許max稍大于[]，但一般設(shè)計規(guī)范規(guī)定以不超過許用應(yīng)力[]的5%為限。（2）截面選擇已知Nmax和[]，根據(jù)強(qiáng)度條件即可求出所需的橫截面面積A，根據(jù)計算出來的A值選用截面的形狀和尺寸時，也允許采用的A值稍小于其計算值，但仍應(yīng)以max不超過許用應(yīng)力[]的5%為限。（3）確定許可荷載已知A和[]，則可確定桿內(nèi)容許承受的最大軸力，并從而計算出容許它承擔(dān)的最大荷載。Nmax≤A[]a）自重對強(qiáng)度的影響：或由此式可知，若桿的gL與其材料的[s]相比很?。磄L<<[s]），則桿的自重影響很小而可略去不計。b）自重對變形的影響：等直桿因自重而引起的伸長等于將桿重的一半作用在桿端所引起的伸長。舉例說明。許用應(yīng)力和安全系數(shù)材料的許用應(yīng)力是根據(jù)材料的極限應(yīng)力來確定的。式中的n是大于1的安全系數(shù)，極限應(yīng)力su，對塑性材料是sS或s0。2，對脆性材料是sb。兩者的安全系數(shù)是不同的。由于脆性材料的破壞以斷裂為標(biāo)志，而塑性材料的破壞則以開始發(fā)生一定程度的塑性變形為標(biāo)志，兩者的危險性顯然不同，且脆性材料的強(qiáng)度指標(biāo)值的分散度較大，因此，一般脆性材料安全系數(shù)nb規(guī)定得比塑性材料的安全系數(shù)ns要大。一般在靜荷載時，ns=1.4~1.7，nb=3~9。安全系數(shù)的選取牽涉到許多因素，但主要包括兩方面的考慮：一是為主觀與客觀的差異留余地；另一方面是為意外情況和將來的發(fā)展留儲備。選取安全系數(shù)時，具體需要考慮的因素如下：荷載性質(zhì)（靜荷載或動荷載）；荷載數(shù)值的準(zhǔn)確程度；計算方法的準(zhǔn)確程度；材料的均勻程度；材料的力學(xué)性質(zhì)與試驗方法的可靠程度；結(jié)構(gòu)物的工作環(huán)境、重要性與使用年限；施工方法（能否滿足設(shè)計要求）；地震影響，國防要求等。7.5.5教學(xué)方法以多媒體演示與黑板表達(dá)相結(jié)合，并配以一定數(shù)量的提問、解答。7.5.6作業(yè)安排及課后反思預(yù)習(xí)《材料力學(xué)習(xí)題庫》第2章作業(yè)，指定交作業(yè)日期7.5.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要精選授課內(nèi)容，對光材料力學(xué)發(fā)展新亮點和廣泛應(yīng)用的重要內(nèi)容進(jìn)行重點講授，有的內(nèi)容留學(xué)生自學(xué)教材或要求學(xué)生查閱一定的參考書，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。7.5.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）(1)劉鴻文.材料力學(xué)I（第5版）.p23-32(2)劉鴻文.材料力學(xué)I（第5版）.p36-397.6教學(xué)單元六7.6.1教學(xué)日期第3周月日7.6.2教學(xué)目標(biāo)1.熟悉薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)概念和計算；理解純剪切的概念及切應(yīng)力互等定理。2.掌握傳動軸的外力偶矩的計算，以及扭矩的概念和扭矩圖的繪制。3.掌握圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力、變形計算及強(qiáng)度、剛度條件。4.熟悉等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)變能，等直非圓桿自由扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和變形；了解密圈螺旋彈簧的應(yīng)力和變形的計算。7.6.3教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點）重點：圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和變形計算。難點：綜合考慮圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度和剛度條件設(shè)計軸的直徑。7.6.4教學(xué)過程第三章扭轉(zhuǎn)§3-1概述、§3-2薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)、§3-3傳動軸的外力偶矩·扭矩及扭矩圖（2學(xué)時）重點：分析圓形截面桿扭轉(zhuǎn)問題的思路；進(jìn)一步鞏固強(qiáng)度、剛度的概念及其計算方法?！?-1概述扭轉(zhuǎn)變形的受力特點：外力偶是作用平面垂直于桿軸的平衡力系。扭轉(zhuǎn)變形的變形特征：任意兩橫截面繞桿軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。相對轉(zhuǎn)動的角位移稱為扭轉(zhuǎn)角?！?-2薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)一、概念扭矩──扭轉(zhuǎn)變形橫截面上的內(nèi)力偶矩，用表示。根據(jù)截面法，。相對扭轉(zhuǎn)角──圓筒兩端截面之間相對轉(zhuǎn)動的角位移，用表示。剪應(yīng)變──直角的改變量，用表示。從幾何關(guān)系可知，剪應(yīng)變沿周向是相同的。二、扭轉(zhuǎn)時橫截面上的剪應(yīng)力剪應(yīng)變和橫截面上沿圓周切線方向的剪應(yīng)力是相對應(yīng)的，由剪應(yīng)變沿圓周相等的現(xiàn)象及材料的均勻連續(xù)性假設(shè)，可以推知沿圓周各點處剪應(yīng)力的方向與圓周相切且數(shù)值相等；又由于壁厚遠(yuǎn)小于其平均半徑，故可近似地認(rèn)為沿壁厚方向各點處剪應(yīng)力的數(shù)值相同。綜上分析就可得出，薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)時，橫截面上任一點處的剪應(yīng)力都是相等的，而其方向與圓周相切。根據(jù)靜力學(xué)關(guān)系其中若令則三、扭轉(zhuǎn)變形式中為薄壁圓筒的外半徑四、剪切虎克定律試驗表明，當(dāng)外