《材料力學(xué)材型》課程教學(xué)大綱

材料力學(xué)材型編碼：MS04208Code:MS04208課程名稱：材料力學(xué)（材型）CourseTitle:MaterialMechanics課程類別：學(xué)類核心 Coursecategory:CoreCoursesinGeneralCategory學(xué)分：3 Credit（s）:3開課單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院OfferingCollege/School:CollegeofMechanical&VehicleEngineering課程描述：這是一門針對(duì)工科學(xué)生的專業(yè)平臺(tái)課，該門課程主要講授固體材料及其制成構(gòu)件承受各種載荷時(shí)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等力學(xué)性能。該課程是航空航天、機(jī)械工程、土木工程和材料工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，是相關(guān)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程、掌握土木和機(jī)械工程設(shè)計(jì)技術(shù)所必備的理論基礎(chǔ)，也是相關(guān)專業(yè)碩士研究生入門考試指定的考試科目之一。通過(guò)《材料力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)和一定的分析能力，能夠具有比較熟練的計(jì)算能力和一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Αoursedescription:Thisisanimportantprofessionalbasiccourseformajorsofengineering,suchasaerospace,mechanicalengineering,civilengineeringandmaterialsengineering,introducingthestrength,stiffnessandstabilityofsolidmaterialsandtheircomponentssubjectedtovariousloads.AsoneofthesubjectsforGraduateEntranceExamination,thiscourseisanecessarytheoreticalbasisfortheprofessionalfollow-upcourseforstudentslearningtocivilengineeringandmechanicalengineeringtechnology.Themaincontentsofthiscoursearethebasicconcepts,approachesandknowledgeofstrength,stiffnessandstabilityofsolidmaterialsandtheircomponents.Thestudyofthiscoursedevelopsthebasicanalysiscapability,computingpowerandcapacityofacertainexperiment.課程內(nèi)容（一）課程教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生具備以下能力（相應(yīng)畢業(yè)要求：1.3、1.4、2.3、4.4）：具有能夠掌握固體力學(xué)的基本概念及一維問(wèn)題-桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的計(jì)算能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的后續(xù)專業(yè)課程，如彈性力學(xué)、有限元等打下必不可少的基礎(chǔ)。通過(guò)材料力學(xué)的教學(xué)過(guò)程逐步培養(yǎng)學(xué)生分析、概括以及解決問(wèn)題的能力。（二）基本教學(xué)內(nèi)容第一章、緒論教學(xué)目的：明確材料力學(xué)的任務(wù)，理解變形體的基本假設(shè)，掌握桿件變形的基本形式。相應(yīng)畢業(yè)要求：教學(xué)內(nèi)容：1.材料力學(xué)的特點(diǎn)； 2.材料力學(xué)的任務(wù)；3.材料力學(xué)的研究對(duì)象；4.材料力學(xué)的基本假設(shè)；5.材料力學(xué)的基本變形形式。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)1學(xué)時(shí)第二章、拉伸、壓縮與剪切教學(xué)目的：正確理解內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變等基本概念，熟練掌握截面法。正確理解并熟練掌握軸向拉壓正應(yīng)力公式、胡克定律、強(qiáng)度條件，掌握拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算方法。掌握拉壓時(shí)材料的力學(xué)性能，弄清材料力學(xué)解決問(wèn)題的思路和方法。教學(xué)重點(diǎn)：內(nèi)力和截面法，軸力和軸力圖；應(yīng)力的概念，軸向拉壓時(shí)橫截面上的應(yīng)力，軸向拉壓時(shí)的變形；材料拉、壓時(shí)的力學(xué)性能；軸向拉壓的強(qiáng)度計(jì)算；應(yīng)力集中的概念，拉、壓靜不定問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)：內(nèi)力和應(yīng)力的概念，拉壓桿超靜定問(wèn)題的求解方法。相應(yīng)畢業(yè)要求：教學(xué)內(nèi)容：1.理解軸向拉壓桿的外力及變形特征，學(xué)會(huì)用截面法來(lái)計(jì)算軸力及畫軸力圖。2.

理解軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力分布規(guī)律。利用其強(qiáng)度條件學(xué)會(huì)計(jì)算三個(gè)方面的問(wèn)題，即強(qiáng)度校核、設(shè)計(jì)截面尺寸和確定許用載荷。3.理解低碳鋼在拉伸時(shí)的四個(gè)變形階段及材料的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)。4.理解材料在壓縮時(shí)的力學(xué)性能以及塑性材料與脆性材料力學(xué)性質(zhì)的異同處。 5.理解溫度和時(shí)間對(duì)材料力學(xué)性能的影響。建立蠕變和松馳的概念。（自學(xué)） 6.建立軸向拉壓桿的縱向變形和橫向變形的概念，掌握軸向拉壓桿軸向變形的胡克定律以及平面桁架節(jié)點(diǎn)位移的計(jì)算方法。7.熟練掌握拉壓超靜定問(wèn)題的解法。8.了解拉壓桿的變性能的概念。9.理解直接剪切的定義和掌握其剪切、擠壓的實(shí)用計(jì)算方法。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)10學(xué)時(shí)第三章、扭轉(zhuǎn)教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，掌握扭轉(zhuǎn)內(nèi)力的計(jì)算方法；正確理解并熟練掌握扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)變形的計(jì)算方法、剪切胡克定律和剪應(yīng)力互等定理、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)：圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上剪應(yīng)力分布規(guī)律和強(qiáng)度，圓軸扭轉(zhuǎn)變形時(shí)的剛度和變形（相對(duì)扭轉(zhuǎn)角）計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力推導(dǎo)過(guò)程，扭轉(zhuǎn)超靜定問(wèn)題的解法。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.3教學(xué)內(nèi)容：1.理解圓軸扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力特點(diǎn)，學(xué)會(huì)計(jì)算外力偶矩和扭矩。2.理解圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力分布規(guī)律，掌握?qǐng)A軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的方法。3.理解圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形——相對(duì)扭轉(zhuǎn)角和切應(yīng)變的概念和圓軸扭轉(zhuǎn)的剛度條件，掌握剛度計(jì)算的方法。*4.了解扭轉(zhuǎn)超靜定問(wèn)題的解法。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)5學(xué)時(shí)第四章、彎曲內(nèi)力教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，掌握彎曲變形與平面彎曲等基本概念；熟練掌握用截面法求彎曲內(nèi)力；熟練列出剪力方程和彎矩方程并繪制剪力圖和彎矩圖；利用載荷集度、剪力和彎矩間的微分關(guān)系繪制剪力圖和彎矩圖；掌握疊加法繪制剪力圖和彎矩圖。教學(xué)重點(diǎn)：剪力圖和彎矩圖；建立、彎矩和載荷集度的微分、積分關(guān)系；疊加法繪制剪力圖和彎矩圖。教學(xué)難點(diǎn)：利用剪力、彎矩和載荷集度的微分、積分關(guān)系作內(nèi)力圖；利用疊加法繪制剪力圖和彎矩圖。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.3教學(xué)內(nèi)容：1.平面彎曲等基本概念；2.截面法及簡(jiǎn)便方法求彎曲內(nèi)力； 3.剪力方程和彎矩方程、繪制剪力圖和彎矩圖；4.用載荷集度、剪力和彎矩間的微分關(guān)系繪制剪力圖和彎矩圖；5.疊加法繪制剪力圖和彎矩圖。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)6學(xué)時(shí)第五章、彎曲應(yīng)力教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握梁純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程；理解橫力彎曲正應(yīng)力計(jì)算仍用純彎曲公式的條件和近似程度；掌握中性層、中性軸和翹曲等基本概念和含義；掌握各種形狀截面梁（矩形、圓形、圓環(huán)形、工字形）橫截面上切應(yīng)力的分布和計(jì)算；熟練彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力強(qiáng)度條件的建立和相應(yīng)的計(jì)算；理解等強(qiáng)度梁的概念；確定薄壁桿件切應(yīng)力流的方向；理解彎曲中心對(duì)開口薄壁桿件的重要性，掌握確定彎曲中心的方法。教學(xué)重點(diǎn)：純彎曲梁橫截面上正應(yīng)力公式的分析推導(dǎo)；橫力彎曲橫截面上正應(yīng)力的計(jì)算，最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力的計(jì)算；彎曲的強(qiáng)度計(jì)算；彎曲橫截面上的剪應(yīng)力。教學(xué)難點(diǎn)：彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力推導(dǎo)過(guò)程和彎曲中心的概念。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、4.4教學(xué)內(nèi)容：1.理解純彎梁的彎曲正應(yīng)力公式推導(dǎo)方法。2.理解純彎梁的彎曲正應(yīng)力公式在橫力彎曲的推廣條件。3.了解彎曲切應(yīng)力分布規(guī)律。4.熟練掌握彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件的計(jì)算。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)第六章、彎曲變形教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握求梁變形的兩種方法：積分法和疊加法，明確疊加原理的使用條件，掌握用變形比較法求解靜不定梁。教學(xué)重點(diǎn)：梁的變形分析；撓曲軸近似微分方程；積分法求變形；疊加法求梁的變形；靜不定梁。教學(xué)難點(diǎn)：積分法求變形時(shí)邊界條件的確定和物理意義；復(fù)雜內(nèi)力圖的疊加法；靜不定梁的求解方法。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、4.4教學(xué)內(nèi)容：1.理解梁的變形的度量——撓度和轉(zhuǎn)角的概念。理解撓曲線近似微分方程的適用范圍，學(xué)會(huì)用積分法求梁的變形。2.熟練掌握用疊加法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角的方法。學(xué)會(huì)由梁的剛度條件進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和設(shè)計(jì)。3.熟練掌握彎曲超靜定問(wèn)題的解法。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)7學(xué)時(shí)第七章、應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)分析、強(qiáng)度理論教學(xué)目的：通過(guò)本章學(xué)習(xí)，掌握應(yīng)力狀態(tài)的概念及其研究方法；會(huì)從具有受力桿件中截取單元體并標(biāo)明單元體上的應(yīng)力情況；會(huì)計(jì)算平面應(yīng)力狀態(tài)下斜截面上的應(yīng)力；掌握平面應(yīng)力狀態(tài)和特殊空間應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力、主方向的計(jì)算，并會(huì)排列主應(yīng)力的順序；掌握廣義胡克定律；了解復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)比能的概念；了解主應(yīng)力跡線的概念。掌握強(qiáng)度理論的概念；了解材料的兩種破壞形式（按破壞現(xiàn)象區(qū)分）；了解常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的觀點(diǎn)、破壞條件、強(qiáng)度條件；掌握常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力；了解莫爾強(qiáng)度理論的基本觀點(diǎn)；會(huì)用強(qiáng)度理論對(duì)一些簡(jiǎn)單的桿件結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)：平面應(yīng)力狀態(tài)下斜截面上的應(yīng)力計(jì)算，主應(yīng)力及主方向的計(jì)算，最大剪應(yīng)力的計(jì)算；廣義胡克定律及其應(yīng)用。強(qiáng)度理論的概念、常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的觀點(diǎn)、強(qiáng)度條件以及強(qiáng)度計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)力狀態(tài)的概念，從具體受力桿件中截面單元體并標(biāo)明單元體上的應(yīng)力情況。斜截面上的應(yīng)力計(jì)算公式中關(guān)于正負(fù)符號(hào)的約定。應(yīng)力主平面、主應(yīng)力的概念，主應(yīng)力的大小、方向的確定。廣義胡克定律及其應(yīng)用。常用四個(gè)強(qiáng)度理論的理解。危險(xiǎn)點(diǎn)的確定及其強(qiáng)度計(jì)算。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.3教學(xué)內(nèi)容：1.理解一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)的表示方法和應(yīng)力狀態(tài)的分類。2.理解平面應(yīng)力狀態(tài)的分析目的。熟練掌握用解析法平面應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，掌握平面應(yīng)力狀態(tài)分析的圖解法。 3.學(xué)會(huì)求主應(yīng)力和主方向。最大切應(yīng)力及其所在平面。4.理解三向應(yīng)力狀態(tài)的概念；會(huì)求已知一個(gè)主應(yīng)力求另外二個(gè)主應(yīng)力的方法。*5.理解平面應(yīng)變狀態(tài)的概念，及平面應(yīng)變狀態(tài)下的應(yīng)變分析的目的和相關(guān)的計(jì)算方法。6.理解復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的廣義胡克定律公式，掌握利用廣義胡克定律計(jì)算各類工程問(wèn)題的方法。*7.理解復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)變比能的概念。8.理解強(qiáng)度理論的概念。9.理解常用的四個(gè)強(qiáng)度理論及與其相關(guān)的相當(dāng)應(yīng)力的概念。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)6學(xué)時(shí)第八章、組合變形教學(xué)目的：掌握組合變形的概念。掌握斜彎曲、彎扭、拉（壓）彎、偏心拉伸（壓縮）等組合變形形式的概念和區(qū)分、危險(xiǎn)截面和危險(xiǎn)點(diǎn)的確定、應(yīng)力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、變形計(jì)算、中性軸的確定等。正確區(qū)分斜彎曲和平面彎曲。了解截面核心的概念、常見截面的截面核心計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)：彎扭、拉（壓）彎、偏心拉伸（壓縮）等組合變形形式的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：組合變形的變形和應(yīng)力計(jì)算，組合變形的強(qiáng)度計(jì)算。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、4.4教學(xué)內(nèi)容：1.理解斜彎曲的概念，斜彎曲與平面彎曲的判別。2.理解彎扭組合變形構(gòu)件危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，建立其強(qiáng)度條件并掌握有關(guān)的計(jì)算方法。3.理解拉壓與彎曲的組合變形，其應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)和計(jì)算方法。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)，小班討論2學(xué)時(shí)第九章、壓桿穩(wěn)定教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解平衡、不平衡的穩(wěn)定性與壓桿失穩(wěn)的概念，理解并能熟練地應(yīng)用細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界載荷-歐拉公式、超過(guò)比例極限時(shí)壓桿的臨界力-經(jīng)驗(yàn)公式，臨界應(yīng)力總圖。掌握壓桿穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的步驟、提高壓桿穩(wěn)定性的措施。教學(xué)重點(diǎn)：壓桿穩(wěn)定的概念；歐拉公式。重點(diǎn)掌握歐拉公式只有在彈性范圍內(nèi)適用。掌握細(xì)長(zhǎng)桿、中長(zhǎng)桿、短粗桿的劃分界限。教學(xué)難點(diǎn)：歐拉公式的推導(dǎo)；安全系數(shù)法與穩(wěn)定系數(shù)法的應(yīng)用。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、4.4教學(xué)內(nèi)容：1.理解平衡狀態(tài)的概念、類別及其壓桿失穩(wěn)與強(qiáng)度問(wèn)題的區(qū)別。2.理解細(xì)長(zhǎng)壓桿失穩(wěn)時(shí)的臨界力的計(jì)算公式。臨界力與壓桿長(zhǎng)度、橫截面形狀、桿端約束的關(guān)系。3.理解壓桿的柔度的概念，掌握各類壓桿的臨界應(yīng)力的計(jì)算方法。理解臨界應(yīng)力總圖。4.理解壓桿的穩(wěn)定條件，熟練掌握穩(wěn)定計(jì)算的方法。5.了解提高壓桿穩(wěn)定性的措施。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)7學(xué)時(shí)，小班討論2學(xué)時(shí)附錄Ⅰ平面圖形的幾何性質(zhì)教學(xué)目的：掌握靜矩和形心的概念和計(jì)算方法;掌握慣性矩、極慣性矩、慣性半徑和慣性積的概念和計(jì)算方法;掌握慣性矩和極慣性矩的關(guān)系;熟練掌握某些幾何量在不同坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)換公式—