《材料力學》課程教學大綱

1、材料力學課程教學大綱一、基本信息課程代碼課程名稱材料力學課程類型專業(yè)基礎(chǔ)課英文名稱Mechanics of Material總學時56理論學時48實踐學時8學分3.5課程負責人預(yù)修課程高等數(shù)學、理論力學適用對象機械設(shè)計制造及其自動化課程簡介（200字內(nèi)）材料力學是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課,學位課。本課程的教學目的是使學生對桿件的強度、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以及一定的分析能力和初步的實驗?zāi)芰ΑＥ囵B(yǎng)學生的力學素質(zhì)和定性、定量分析能力，為學生學習相關(guān)專業(yè)課程及進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和科學研究奠定良好的基礎(chǔ)。 二、教學目標了解材料力學的

2、基本理論、基本概念和基本分析方法。使學生能科學地辨認材料力學中的各種概念、原理、專業(yè)術(shù)語，使學生知道材料力學中各種構(gòu)件的分類、受力過程和變化傾向。理解材料力學中桿件和梁的幾種變形形式。使學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。具體反映在：1. 對材料力學的基本理論、基本概念和基本分析方法有明確的認識。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計算簡圖的初步能力。3. 能夠熟練地分析與計算桿件在拉、壓、剪、扭、彎時的內(nèi)力，繪制相應(yīng)的內(nèi)力圖。4. 能夠熟練地分析與

3、計算桿件在基本變形下的應(yīng)力和變形，并進行相應(yīng)的強度和剛度計算。5. 對應(yīng)力狀態(tài)理論與強度理論有明確的認識，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于組合變形情況下的強度計算。對應(yīng)變狀態(tài)有關(guān)概念有一定了解和認識。6. 熟練地掌握簡單超靜定問題的求解方法。7. 能夠熟練地分析與計算理想中心受壓桿件的臨界荷載和臨界應(yīng)力，并對國家現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范所規(guī)定工程壓桿的穩(wěn)定計算方法，有深入地了解和認識，并能夠熟練地進行壓桿的穩(wěn)定性計算。8. 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，進而計算簡單超靜定問題的內(nèi)力。9.對于常用材料的基本力學性能及其測試方法有

4、初步認識。10. 對于電測實驗應(yīng)力分析的基本原理和方法有初步認識。三、教學內(nèi)容與教學要求1.緒論內(nèi)容要求：了解材料力學的任務(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)。2.軸向拉伸和壓縮內(nèi)容要求：了解軸向拉伸和壓縮的概念、內(nèi)力的概念及其分類。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。熟悉常見材料在拉伸和壓縮時的力學性質(zhì)；理解拉壓變形理論、胡克定律、拉壓桿的應(yīng)變能。熟悉安全因素和許用應(yīng)力的概念；掌握拉壓桿的強度條件和強度計算。 掌握拉壓桿變

5、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。3.剪切與擠壓內(nèi)容求要：了解實用計算的概念；掌握剪切強度和擠壓強度的實用計算方法。重點：剪切和擠壓強度的實用計算。難點：剪切面和擠壓面的確定。4.扭轉(zhuǎn)內(nèi)容要求：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。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。掌握圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力、變形計算及強度、剛度條件。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

6、應(yīng)力和變形計算。難點：綜合考慮圓軸扭轉(zhuǎn)的強度和剛度條件設(shè)計軸的直徑。5.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。6.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。7.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

7、曲時截面的正應(yīng)力及切應(yīng)力的計算；熟悉彎曲強度計算；理解提高彎曲強度的措施。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)力強度條件進行截面設(shè)計。8.彎曲變形內(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。9.應(yīng)力和應(yīng)變分析及強度理論內(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

8、定律及四種常用的強度理論。重點：二向應(yīng)力狀態(tài)的解析法和圖解法；強度理論。難點：應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法與圖解法。 10.組合變形內(nèi)容要求：了解組合變形的概念，理解疊加原理；掌握拉伸（壓縮）與彎曲組合變形及彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合變形的計算方法；了解偏心壓縮的計算方法和截面核心的概念。重點：拉伸（壓縮）與彎扭組合變形；扭轉(zhuǎn)與彎曲的組合變形。難點：扭轉(zhuǎn)與彎曲的組合變形。11.壓桿穩(wěn)定內(nèi)容要求：了解壓桿穩(wěn)定性的概念；掌握各種約束條件下臨界力的歐拉公式，經(jīng)驗公式的適用條件及臨界力的計算；熟悉提高壓桿穩(wěn)定性計算；理解提高壓桿穩(wěn)定性的措施。重點： 穩(wěn)定性計算。難點： 正確選擇歐拉公式或經(jīng)驗公式。12.動荷載和交變應(yīng)力

9、內(nèi)容要求：熟悉動靜法；掌握構(gòu)件作等加速直線運動時、等速轉(zhuǎn)動時及構(gòu)件受沖擊載荷作用時的動應(yīng)力計算；了解沖擊韌性、交變應(yīng)力及疲勞破壞的概念；熟悉交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力的概念及確定方法；了解沖擊韌性、疲勞強度的測試方法。重點：動應(yīng)力計算；疲勞破壞的特點。難點：動應(yīng)力計算。四、實踐內(nèi)容1.實驗教學目的與要求材料力學實驗是材料力學教學的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。學生通過實驗這一教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)他們的動手能力，用所學知識解決實際問題的能力。掌握電子萬能試驗機、扭轉(zhuǎn)試驗機、電阻應(yīng)變儀、彎扭組合實驗裝置等實驗設(shè)備的操作方法和注意事項。了解電阻應(yīng)變片測量應(yīng)變的原理，掌握應(yīng)變片在測量電橋中的各種接線方法。

10、2.實驗項目的設(shè)置與要求序號實驗名稱實驗內(nèi)容實驗要求學時1拉伸實驗 了解實驗設(shè)備、觀察低碳鋼及鑄鐵受拉伸直至破壞的過程、測定各項機械性能指標 （ss 、sb 、d 、y） 、比較低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）拉伸時的機械性質(zhì)。必做22壓縮實驗 測定低碳鋼壓縮時的屈服極限ss和鑄鐵強度極限sb、觀察低碳鋼和鑄鐵壓縮時的變形破壞現(xiàn)象。選做23扭轉(zhuǎn)實驗 測定低碳鋼的切切屈服極限ts、切切強度極限tb及單位扭轉(zhuǎn)角Q，同時測定鑄鐵的切切強度極限tb及單位扭轉(zhuǎn)角 觀察比較低碳鋼（塑性材料）和鑄鐵（脆性材料）在受扭轉(zhuǎn)力過程中的變形情況和破壞特征，分析其原因。必做24彎曲實驗 測定鋼梁純彎曲時橫截面上的

11、正應(yīng)力分布，并與理論值比較，以驗證彎曲正應(yīng)力公式。 了解電測的基本原理，初步學會靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的使用。選做2彎扭組合實驗學習用電測法測定平面應(yīng)力狀態(tài)下一點處應(yīng)力大小、方向的原理和方法。 測定薄壁圓管在彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形下表面一點處的主應(yīng)力大小和方向。必做26沖擊實驗 測定低碳鋼、鑄鐵的沖擊韌度aku，了解金屬在常溫下沖擊韌性指標的測定方法。 觀察塑性材料與脆性材料承受沖擊破壞時的斷口情況，并進行比較。必做2五、學時分配本課程計劃56學時，其中講課48學時。課程主要內(nèi)容和學時分配見課程學時分配表。 課程學時分配表教學內(nèi)容講課習題課討論課實驗其他合計緒論 22軸向拉伸和壓縮 628剪切與擠壓22扭

12、轉(zhuǎn)426彎曲內(nèi)力66平面圖形的幾何性質(zhì)22彎曲應(yīng)力44彎曲變形44應(yīng)力和應(yīng)變分析 強度理論68組合變形628壓桿穩(wěn)定44動荷載224合計48856六、教學方法與手段本課程教學內(nèi)容的選取應(yīng)注意三個方面，一是精選內(nèi)容以減少與己學課程理論力學的重疊現(xiàn)象；二是采用分層次和模塊式的課程結(jié)構(gòu)，授課內(nèi)容安排由廣而深，由易到難；三是新增目前工程上常用的新型材料的力學性能分析，與時代保持同步。 改革原有考試制度，使一成不變的閉卷式考試多樣化。充分利用學校先進教學設(shè)備，開展形式多樣化、生動、趣味化的教學方法。研制或引進課程的多媒體教學軟件，采用多媒體課程教學。七、考核方式與要求課程考核內(nèi)容為本大綱規(guī)定內(nèi)容，期末考試方式為閉卷考試。課程總評成績=3