[材料力学]理论课程教学大纲(定稿)

成都理工大学工程技术学院

《材料力学》理论课程教学大纲

自动化工程系机械工程教研室编

2011年5月2日

一、目的和任务

1 目的和任务

《材料力学》是机械工程类专业的一门重要的专业技术基础课，它以理论力学为基础，并未后续课程提供基本的力学知识。通过本课程的学习，让学生对工程设计中有关构件的强度、刚度、稳定性等问题有了明确的概念，掌握了必要的基础理论，同时具有一定的计算能力，从而为后续课程和工程设计打下坚实的基础。

2 完成培养方案中哪项基本素质要求和业务培养要求

材料力学是机械工程类专业学生的专业技术基础课，通过本课程的学习，使学生掌握力学的各种准

则，为后续专业课程的学习提供必备的力学基础以及设计的准则。

二、课程学时分配表

总体安排：理论教学28学时，实验教学28学时。 课程主要教学内容及学时分配分别见下表：

三、课程教学内容和教学基本要求

第一章 绪论

本章理论教学2学时，实验教学0学时，共2学时。

教学重点：建立构件的强度、刚度、稳定性等基本概念；变形固体的基本假设；弹性变形和塑性变形的概念；内力、截面法、应力、应变的概念。

教学难点：内力、截面法、应力、应变的概念。 主要教学内容及要求：

1、了解课程的性质、任务和研究对象； 2、建立变形固体概念，理解并牢记基本假设； 3、了解材料弹性变形和塑性变形的基本特征； 4、掌握材料力学的基本假设及小变形假设。 第二章 轴向拉压应力与材料的力学性能

本章理论教学10学时，实验教学4学时，共14学时。

教学重点：拉压杆的内力、内力图和应力的概念及计算；材料在拉伸和压缩时的力学性质；许用应力的概念和强度条件，强度方面的三类问题；

教学难点：材料力学性质的实验测量及工程应用。 主要教学内容及要求：

1、掌握杆件受拉或受压特点，熟练掌握用截面法求其轴力的方法及轴力图的绘制；

2、了解平面假设及圣维南原理，要求能分析轴向拉伸或压缩时横截面的内力或应力，并会计算直杆轴向拉压时斜截面的应力；

3、掌握碳钢或铸铁拉伸或压缩时的力学性能，熟练掌握σs(σ意义及测试方法；

4、熟练掌握σ计算，明确许用应力[σ]的概念，会建立构件拉伸或压缩的强度条件公式，理解安全系数。

0.2

) σb,δ和ψ等力学指标的力学

本章实验教学为4学时，分别为碳钢拉伸实验和铸铁压缩实验。 第三章 轴向拉压变形

本章理论教学6学时，实验教学0学时，共6学时。

教学重点：拉压杆的变形和位移计算，简单拉压超静定问题求解。 教学难点：拉压杆的变形和位移计算。 主要教学内容及要求：：

1、掌握弹性模量E，泊松比μ和截面抗拉压刚度的概念，熟练掌握用胡克定律计算拉压杆变形的方法；

2、掌握“用切线法代替圆弧”求解简单桁架节点位移的方法； 3、掌握变形能和比能的概念，并掌握其计算方法；

4、掌握静不定杆件的相关知识，熟练掌握一次静不定杆系（包括温度应力和装配应力）的求解； 对本章的学习，除了掌握杆件轴向拉压变形的“三基”外，还应掌握材料力学对杆件基本变形的研究思路和方法，这一点对后续章节的学习将十分重要。这个环节应在教师的指导之下，师生共同完成。 第四章 扭转

本章理论教学6学时，实验教学2学时，共8学时。

教学重点：扭矩计算及扭矩图的绘制；等直圆杆扭转时横截面上切应力的分布规律及任一点切应力的计算，扭转变形的计算；危险截面和危险点的判断，扭转强度、刚度方面三类问题的求解。

教学难点：受多个外力偶作用的变截面轴的任意两横截面间相对扭转角的计算。并注意扭转变形计算与刚度条件的区别。

主要教学内容及要求：

1、掌握扭转的概念及变形特点；掌握外力偶矩计算及截面法求扭矩及扭矩图的画法； 2、了解纯剪切的相关概念（如横截面在扭转中仍然保持为平面，剪切应变ν等）； 3、熟练掌握切应力互等定理和剪切胡克定律；

4、掌握圆轴扭转的强度和刚度计算方法及截面的极惯性矩与抗扭截面系数计算； 5、了解圆柱形密圈螺旋弹簧应力和变形计算；

6、了解有关矩形截面杆扭转时横截面上剪应力分布规律的主要结论及强度和刚度计算方法了解有关矩形截面杆扭转时横截面上剪应力分布规律的主要结论及强度和刚度计算方法；

7、了解开口与闭口薄壁杆件自由扭转时强度与刚度的计算方法。 本章实验教学2学时，为低碳钢的扭转试验。 第五章 弯曲内力

本章理论教学5学时，实验教学0学时，共5学时。

教学重点：绘制剪力弯矩图。

教学难点：载荷q与剪力Fs、弯矩M的微分方程。掌握好q(x)=0、q(x)=C时剪力、弯矩图中直线或曲线的变化关系。

主要教学内容及要求：

1、掌握弯曲的概念及变形特点。掌握梁的约束（支座形式与约束反力）与类型；

2、掌握用截面法求截面剪力Fs和弯矩M的计算方法及剪力，熟练掌握弯矩的正、负判别方法； 3、熟练掌握梁受力弯曲时剪力、弯矩方程求法与剪力、弯矩图的绘制； 4、掌握刚架与曲梁内力的计算方法。 第六章 弯曲应力

本章理论教学5学时，实验教学2学时，共7学时。

教学重点：弯曲正应力计算公式的推导及正应力分布和其强度条件的应用；掌握求其不同形状的横截面梁的最大弯曲剪应力计算公式及剪切强度条件。

教学难点：弯曲正应力计算公式的推导及正应力分布和其强度条件的应用。重点和难点：弯曲正应力计算公式的推导及正应力分布和其强度条件的应用；掌握求其不同形状的横截面梁的最大弯曲剪应力计算公式及剪切强度条件。

主要教学内容及要求： 1、了解弯曲变形的两个假设；

2、熟练掌握纯弯曲时从几何、物理、静力学三个方面推导的正应力计算公式及抗弯截面系数求法，正应力分布规律；

3、熟练掌握弯曲切应力的计算式（6-8）（6-9）及剪应力的分布规律；

4、熟练掌握弯曲正应力强度条件和弯曲剪应力强度条件；弯曲正应力与弯曲切应力比较：στ

max=4(l/h).梁的合理强度设计。

max/

本章实验教学2学时，为碳钢弯曲实验。 第七章 弯曲变形

本章理论教学3学时，实验教学0学时，共3学时。

教学重点：挠曲线近似微分方程的理解和应用；梁的位移边界条件；积分法求解单跨静定梁在简单载荷作用下的位移；叠加法求梁的位移。

教学难点：积分法求解单跨静定梁在简单载荷作用下的位移。 主要教学内容及要求：

1、了解绕曲线、挠度和转角的概念，深刻理解梁挠曲线近似微分方程的建立过程。 2、熟练掌握计算量弯曲变形的积分法和叠加法。

3、理解简单静不定梁的概念，掌握其计算方法。 4、了解梁弯曲的刚度条件以及提高梁弯曲刚度的措施。 第八章 应力应变状态分析

本章理论教学4学时，实验教学0学时，共4学时。

教学重点：截取一点的原始单元体；计算平面应力状态下任一斜截面上的应力、主平面和主应力、最大切应力平面和最大切应力；广义胡克定律及其应用。

教学难点：复杂应力状态下应变能密度、形状改变能密度、体积改变能密度的概念和计算。 主要教学内容及要求：

1、理解简单应力状态和复杂应力状态的概念，掌握从受力体中截其单元体方法，并判断单元体的受力状态；

2、平面应力状态下对斜截面上应力分析的解析法，图解法——应力图及应用； 3、平面应力状态下的集中应力与主应力概念及求法； 4、复杂应力状态概念，最大应力；

5、了解平面应变状态应变分析，应变图、最大应变与主应变； 6、纯剪切状态的最大应力与扭转破坏。 第九章 强度理论

本章理论教学2学时，实验教学0学时，共2学时。 教学重点：四个常用古典强度理论的理论观点及选用。 教学难点：第四强度理论。 主要教学内容及要求：

1、了解材料在复杂应力状态下破坏或失效规律；建立强度理论的基本假设； 2、理解建立四个强度理论的基本依据，四个强度理论的表达式； 3、掌握四个强度理论的应用范围，掌握四个强度理论的实际应用。 第十章 组合变形

本章理论教学2学时，实验教学0学时，共2学时。

教学重点：组合变形类型的判断，危险点位置的确定及应力状态分析，选择强度理论求解组合变形的强度计算问题。

教学难点：确定危险截面、危险点的位置，分析危险点的应力状态。 主要教学内容及要求： 1、理解组合变形的感念； 2、掌握组合变形的强度计算问题。

第十一章 压杆稳定问题

本章理论教学3学时，实验教学0学时，共3学时。

教学重点：压杆稳定性和临界力概念；细长中心受压直杆临界力和临界应力的欧拉公式、适用范围；临界应力总图；压杆的稳定性条件及稳定的实用计算；提高压杆稳定性的措施。

教学难点：欧拉应力公式及适用范围。 主要教学内容及要求：

1、了解失稳现象，临界载荷，临界应力等概念；

2、了解利用欧拉公式计算两端铰支和两端非铰支细长杆的临界载荷。 3、掌握表11-1中几种常见细长压杆的长度因数与临界载荷。

四、课程考核办法

本课程的总成绩由理论考试（闭卷）和平时成绩两部分组成，其中平时成绩包含实验成绩，理论考试采用考试的形式。考试成绩占： 70%

平时作业成绩占： 20%（按每次作业完成情况评定）。 总成绩采用百分制评分。

本课程的理论课成绩由考试成绩、实验成绩和平时作业三部分组成，按百分制计。其中： 考试成绩占：70%（理论考试成绩通过期末考试方式评定）； 实验成绩占：20%（按每次实验完成情况评定）； 平时作业成绩占：10%（按每次作业完成情况评定）。

五、教材及主要参考书

教材：

《材料力学》单辉祖编 高等教育出版社、第三版 主要参考书：

①《材料力学》刘鸿文编 高等教育出版社、第三版 ②《材料力学》顾朴等编 高等教育出版社、第二版 ③《材料力学》邱棣华编 高等教育出版社

④《材料力学学习指导》王守新编 大连理工大学出版社

编写单位：机械教研室

编写人：郑菲