材料力學-機制-課程教學大綱

《材料力學》本科課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱材料力學MaterialMechanics課程代碼2080169課程學分3課程學時48理論學時32實踐學時16開課學院機電學院適用專業(yè)與年級機械二年級課程類別與性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)必修考核方式考試選用教材材料力學劉鴻文主編高等教育出版社第6版是否為馬工程教材否先修課程高等數(shù)學（上）2100013（6）、大學物理(1)2100001（3）課程簡介材料力學的研究對象主要是桿件在基本變形和組合變形時的強度和剛度問題、壓桿穩(wěn)定及動載荷問題。材料力學系統(tǒng)地研究桿件在拉伸、壓縮與剪切，扭轉(zhuǎn)，彎曲內(nèi)力，彎曲應力，彎曲變形，應力和應變分析、強度理論，組合變形，壓桿穩(wěn)定以及平面圖形的幾何性質(zhì)等。利用材料力學中的強度和剛度條件，解決工程上常見的三類問題：強度和剛度校核、設(shè)計截面尺寸及求許可載荷。材料力學是現(xiàn)代工程技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，它在工科院校中是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。一方面我們可以直接利用材料力學的知識進行設(shè)計計算，同時它也可以為學習一系列后續(xù)專業(yè)課提供基礎(chǔ)知識。例如為結(jié)構(gòu)力學，機械原理、機械設(shè)計等后續(xù)課程打基礎(chǔ)。材料力學是一門演繹性較強的課程，對訓練邏輯思維頗有好處。同時，材料力學的習題變化多端，可以培養(yǎng)學生靈活運用及其分析問題和解決問題的能力。為將來從事機械工程技術(shù)工作打下堅實的力學基礎(chǔ)。選課建議與學習要求適合于機械工程等專業(yè)的本科生。最好在二年級上學期學習。建議在學完高等數(shù)學、大學物理等課程后再學習修該課程。二、課程目標與畢業(yè)要求（一）課程目標類型序號內(nèi)容知識目標1理解靜力學平面和空間力系平衡問題，掌握受力分析和求解平衡方程。2理解桿件拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)問題的受力分析方法和原理，理解不同變形下的強度校核方法。3理解多向應力狀態(tài)下的單元體主應力、主平面和四種強度理論。技能目標4能夠利用力學知識對生活或生產(chǎn)中的實際問題進行受力分析及運動學計算。素養(yǎng)目標(含課程思政目標)5能在涉及機械工程的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中綜合考慮社會、環(huán)境、健康、安全、法律和文化等制約因素。6了解工程領(lǐng)域中的機械、航空航天等領(lǐng)域的應用案例，體會這些領(lǐng)域?qū)τ谏鐣l(fā)展的重要性，培養(yǎng)社會責任感和使命感。（二）課程支撐的畢業(yè)要求LO1工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決機械專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的復雜工程問題。=2\*GB3②能針對具體的對象建立數(shù)學模型并求解；能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學模型方法用于推演、分析機械工程專業(yè)領(lǐng)域復雜工程問題。LO2問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析機械工程相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計、制造、運行控制、檢測維修等有關(guān)的機械領(lǐng)域復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。②能基于相關(guān)科學原理和數(shù)學模型方法正確表達機械領(lǐng)域復雜工程問題。LO4研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對機械產(chǎn)品設(shè)計、制造和運行控制等有關(guān)的機械領(lǐng)域復雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。①能夠基于科學原理，通過文獻研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析機械領(lǐng)域復雜工程問題的解決方案。LO5使用現(xiàn)代工具：能夠針對機械領(lǐng)域復雜工程問題，開發(fā)、選擇或使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工具和信息技術(shù)工具，實現(xiàn)對復雜機械工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。。②能夠選擇與使用恰當?shù)膬x器、信息資源、工程工具、仿真方法和計算機軟件，對機械領(lǐng)域復雜工程問題進行分析、計算與設(shè)計。（三）畢業(yè)要求與課程目標的關(guān)系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度LO1=2\*GB3②H通過收集資料、執(zhí)行學習計劃，達到理解材料力學中幾種受力問題的種類、應用范圍，能夠運用受力分析方法。40%H掌握單元體主應力和主應變的概念和計算方法。40%H理解組合變形的求解原理，掌握壓桿穩(wěn)定性的判定方法。20%LO2=2\*GB3②H能夠利用力學知識對生活或生產(chǎn)中的實際問題進行受力分析及強度計算。100%LO4H掌握桿件拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)問題的受力分析方法，強度校核方法。100%LO5=2\*GB3②M分組，通過團隊合作完成相關(guān)實驗項目，理解拉伸與壓縮實驗、彈性模量E的測定、彎曲實驗的實驗方法與目的。100%三、課程內(nèi)容與教學設(shè)計（一）各教學單元預期學習成果與教學內(nèi)容單元知識點能力要求教學難點1.拉伸、壓縮與剪切（10課時理論，10課時實驗）1.知道材料力學的任務。2.理解變形固體的基本假設(shè)。3.運用截面法求桿件的內(nèi)力。4.知道桿件的四種基本變形。5.分析桿件在軸向拉壓時橫截面上的內(nèi)力與應力。6.理解桿件軸向拉壓時斜截面上的應力。7.分析材料拉壓時的力學性能。8.運用強度條件的公式解決工程上常見的三類問題。9.理解軸向拉壓時的變形計算10.分析拉壓的超靜定問題。11.運用剪切和擠壓時的實用計算公式。1.能夠準確應用截面法求出軸向拉壓桿件的軸力。2.能夠準確畫出軸力圖。3.能夠理解軸向拉壓時斜截面上最大正應力和切應力的大小和位置。4.能夠分析塑性材料和脆性材料的力學性能。5.能運用強度條件的公式解決工程上常見的三類問題。6.能夠運用變形協(xié)調(diào)條件求解拉壓超靜定問題。7.能夠運用剪切和擠壓的實用計算公式解決三類問題。1.拉伸、壓縮的超靜定問題。2.溫度應力和裝配壓力。3.剪切和擠壓的實用計算。2.扭轉(zhuǎn)和彎曲（14課時理論，6課時實驗）1.知道扭轉(zhuǎn)的概念。2.理解外力偶矩的計算，扭矩和扭矩圖。3.運用圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件解決工程上常見的三類問題。4.運用圓軸扭轉(zhuǎn)時的剛度條件解決工程上常見的三類問題。5.知道彎曲的概念。6.分析梁在彎曲時的內(nèi)力，并畫出剪力圖和彎矩圖。7.運用載荷集度、剪力和彎矩間的微分關(guān)系畫剪力圖和彎矩圖。8.理解純彎曲的概念。9.分析梁在彎曲時橫截面上的正應力和切應力，并運用其強度條件解決工程上常見的三類問題。10.理解彎曲變形的概念。11.運用積分法和疊加法求彎曲變形。12.理解超靜定梁的概念。1.能夠準確求出扭矩并畫出扭矩圖。2.能夠正確分析圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度和剛度條件。3.能夠運用靜力法或簡捷法畫出梁在彎曲時的剪力圖和彎矩圖。4.能夠運用梁的正應力和切應力強度條件解決工程上常見的三類問題。5.能夠運用積分法和疊加法求梁的變形。6.會計算一些簡單的超靜定梁。1.變截面圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度和剛度計算。2.剛架的剪力圖和彎矩圖。3.脆性材料，且橫截面不對稱中性軸的梁的強度校核。4.積分法求梁的變形。5.超靜定梁的計算3.強度理論和組合變形（8課時理論）1.知道應力狀態(tài)的概念。2.分析二向應力狀態(tài)（解析法）。3.分析二向應力狀態(tài)（圖解法）。4.理解廣義胡克定律。5.知道強度理論的概念。6.運用四種常用強度理論。7.理解組合變形和疊加原理的概念。8.分析拉伸或壓縮與彎曲的組合變形。9.分析扭轉(zhuǎn)與彎曲的組合變形。1.能夠分析梁內(nèi)任意一點的應力狀態(tài)，并畫出單元體。2.能夠用解析法或圖解法分析二向應力狀態(tài)。3.能夠準確運用四種強度理論。4.會分析拉伸或壓縮與彎曲的組合變形的強度計算。5.會分析扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的強度計算。1.主應力大小和方位的計算公式。2三向應力狀態(tài)。3.四種常用強度理論。4.偏心壓縮和截面核心（二）教學單元對課程目標的支撐關(guān)系課程目標教學單元1234561：拉伸、壓縮與剪切√√√√2：扭轉(zhuǎn)和彎曲√√√√3：強度理論和組合變形√√√（三）課程教學方法與學時分配教學單元教與學方式考核方式學時分配理論實踐小計1：拉伸、壓縮與剪切理論教學、分組討論平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試1010202：扭轉(zhuǎn)和彎曲理論教學、分組討論平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試146203：強度理論和組合變形理論教學、分組討論平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試88合計4848四、課程思政教學設(shè)計一、學習切入點引入案例分析：在課程開始時，通過引入實際工程中的材料力學問題案例，如建筑物的倒塌、機械零件的失效等，引發(fā)學生對材料力學在工程中的重要性的思考。強調(diào)社會責任：引導學生認識到材料力學在保障人民生命安全和社會可持續(xù)發(fā)展中的作用，培養(yǎng)學生的社會責任感。結(jié)合專業(yè)發(fā)展：聯(lián)系學生的專業(yè)領(lǐng)域，如機械工程等，闡述材料力學對專業(yè)發(fā)展的重要性，激發(fā)學生的學習興趣。二、開展途徑知識點與思政元素融合：在講解材料力學的知識點時，結(jié)合相關(guān)的思政元素，如科學家的精神、團隊合作、誠信等，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和職業(yè)道德。小組討論與項目實踐：組織學生進行小組討論和項目實踐，培養(yǎng)學生的團隊合作能力、創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力。邀請行業(yè)專家講座：邀請業(yè)內(nèi)專家進行講座，分享他們在工程實踐中的經(jīng)驗和故事，讓學生了解行業(yè)發(fā)展動態(tài)和職業(yè)素養(yǎng)要求。三、考核方式知識點考核：通過考試、作業(yè)等方式考核學生對材料力學知識點的掌握程度。討論報告與展示：要求學生提交小組討論報告并進行展示，評估學生在團隊合作、創(chuàng)新思維和解決問題方面的能力。思政表現(xiàn)評價：觀察學生在課堂討論、作業(yè)實踐中的表現(xiàn)，評價學生的思想政治素質(zhì)和職業(yè)道德水平。通過這樣的課程思政教學設(shè)計，旨在將專業(yè)知識傳授與思想政治教育有機結(jié)