[材料力学]课程教学大纲

《材料力学》课程教学大纲

二、教学目标了解材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法。使学生能科学地辨认材料力学中的各种概念、原理、专业术语，使学生知道材料力学中各种构件的分类、受力过程和变化倾向。理解材料力学中杆件和梁的几种变形形式。使学生能用自己的语言对各种理论知识加以叙述、解释和归纳，并且能够指出各部分知识之间的内在联系和相互区别。

熟悉各种概念、原理和定律，掌握其计算与应用的方法。具体反映在： 1. 对材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法有明确的认识。

2. 掌握一般杆类零件和构件的受力与变形原理，具有绘出其合理的力学计算简图的初步能力。 3. 能够熟练地分析与计算杆件在拉、压、剪、扭、弯时的内力，绘制相应的内力图。 4. 能够熟练地分析与计算杆件在基本变形下的应力和变形，并进行相应的强度和刚度计算。 5. 对应力状态理论与强度理论有明确的认识，并能够将其应用于组合变形情况下的强度计算。对应变状态有关概念有一定了解和认识。

6. 熟练地掌握简单超静定问题的求解方法。

7. 能够熟练地分析与计算理想中心受压杆件的临界荷载和临界应力，并对国家现行钢结构设计规范所规定工程压杆的稳定计算方法，有深入地了解和认识，并能够熟练地进行压杆的稳定性计算。

8. 对杆件的应变能有关概念、基本原理和基本定理有一定认识和掌握，并能够熟练地用来计算简单梁、扭转圆轴和简单拉压杆结构的位移，进而计算简单超静定问题的内力。

9. 对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。 10. 对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。

三、教学内容与教学要求

1. 绪论

内容要求：了解材料力学的任务、变形固体的概念；理解变形固体的基本假设；熟悉杆件变形的基本形式分类。

重点：杆件的四种基本变形。 难点：理解变形固体的四个基本假设。

2. 轴向拉伸和压缩 内容要求：

①了解轴向拉伸和压缩的概念、内力的概念及其分类。

②掌握轴向拉压内力的计算方法及内力图的绘制；理解应力的概念及其分布规律；正确计算横截面、斜截面的应力及变形计算。

③熟悉常见材料在拉伸和压缩时的力学性质；理解拉压变形理论、胡克定律、拉压杆的应变能。 ④熟悉安全因素和许用应力的概念；掌握拉压杆的强度条件和强度计算。

⑤掌握拉压杆变形及位移超静定计算、装配应力温度应力的计算方法；理解应力集中的概念及圣维南原理。

重点：轴向拉压杆内力、应力、变形的计算。 难点：根据小变形原理计算点的位移。 3. 剪切与挤压

内容求要：了解实用计算的概念；掌握剪切强度和挤压强度的实用计算方法。 重点：剪切和挤压强度的实用计算。 难点：剪切面和挤压面的确定。 4. 扭转 内容要求：

①熟悉薄壁圆筒的扭转概念和计算；理解纯剪切的概念及切应力互等定理。 ②掌握传动轴的外力偶矩的计算，以及扭矩的概念和扭矩图的绘制。 ③掌握圆杆扭转时的应力、变形计算及强度、刚度条件。

④熟悉等直圆杆扭转时的应变能，等直非圆杆自由扭转时的应力和变形；了解密圈螺旋弹簧的应力和变形的计算。

重点：圆轴扭转时的应力和变形计算。

难点：综合考虑圆轴扭转的强度和刚度条件设计轴的直径。 5. 弯曲内力 内容要求：

了解平面弯曲、对称弯曲的概念及梁的计算简图；掌握梁的剪力方程和弯矩方程；理解载荷集度与剪力、弯矩之间的关系；正确作出梁和平面刚架的剪力图和弯矩图及曲杆的内力图。

重点：剪力方程与弯矩方程；剪力图与弯矩图。 难点：平面刚架的弯矩方程与弯矩图。 6. 平面图形的几何性质

内容要求：了解静矩、惯性矩、惯性积的概念及其特点；掌握平面图形形心的计算方法；掌握惯性矩的计算方法及平行移轴公式。

重点：平面图形形心的确定及惯性矩的计算。 难点：平行移轴公式。 7. 弯曲应力

内容要求：了解纯弯曲的概念，纯弯曲时横截面的应力的分布规律；掌握弯曲时截面的正应力及

切应力的计算；熟悉弯曲强度计算；理解提高弯曲强度的措施。

重点：弯曲正应力及切应力的计算。

难点：根据弯曲正应力与切应力强度条件进行截面设计。 8. 弯曲变形

内容要求：了解挠度和转角的概念；理解梁的挠曲线近似微分方程；掌握用积分法和叠加法计算梁的转角和挠度，并熟练应用梁的弯曲刚度条件进行刚度校核；熟悉简单超静定梁的计算；理解提高弯曲刚度的措施。

重点：叠加法求梁的转角和挠度。 难点：积分法求梁的转角和挠度。 9. 应力和应变分析及强度理论

内容要求：了解应力状态的的概念及其分类；掌握二向应力状态的解析法和图解法；了解三向应力状态的应力圆及单元体的表示法，复杂应力状态下的应变能密度；熟悉广义胡克定律及四种常用的强度理论。

重点：二向应力状态的解析法和图解法；强度理论。 难点：应力状态分析的解析法与图解法。 10.组合变形

内容要求：了解组合变形的概念，理解叠加原理；掌握拉伸（压缩）与弯曲组合变形及弯曲与扭转的组合变形的计算方法；了解偏心压缩的计算方法和截面核心的概念。

重点：拉伸（压缩）与弯扭组合变形；扭转与弯曲的组合变形。 难点：扭转与弯曲的组合变形。 11. 压杆稳定

内容要求：了解压杆稳定性的概念；掌握各种约束条件下临界力的欧拉公式，经验公式的适用条件及临界力的计算；熟悉提高压杆稳定性计算；理解提高压杆稳定性的措施。

重点： 稳定性计算。

难点： 正确选择欧拉公式或经验公式。 12. 动荷载和交变应力

内容要求：熟悉动静法；掌握构件作等加速直线运动时、等速转动时及构件受冲击载荷作用时的动应力计算；了解冲击韧性、交变应力及疲劳破坏的概念；熟悉交变应力的循环特征、应力幅和平均应力的概念及确定方法；了解冲击韧性、疲劳强度的测试方法。

重点：动应力计算；疲劳破坏的特点。 难点：动应力计算。

四、实践内容

1. 实验教学目的与要求

材料力学实验是材料力学教学的一个重要的实践性环节。学生通过实验这一教学环节，培养他们的动手能力，用所学知识解决实际问题的能力。掌握电子万能试验机、扭转试验机、电阻应变仪、弯扭组合实验装置等实验设备的操作方法和注意事项。了解电阻应变片测量应变的原理，掌握应变片在测量电桥中的各种接线方法。

2. 实验项目的设置与要求

五、学时分配

本课程计划56学时，其中讲课48学时。课程主要内容和学时分配见课程学时分配表。

六、教学方法与手段

本课程教学内容的选取应注意三个方面，一是精选内容以减少与己学课程《理论力学》的重叠现象；二是采用分层次和模块式的课程结构，授课内容安排由广而深，由易到难；三是新增目前工程上常用的新型材料的力学性能分析，与时代保持同步。

改革原有考试制度，使一成不变的闭卷式考试多样化。

充分利用学校先进教学设备，开展形式多样化、生动、趣味化的教学方法。研制或引进课程的多媒体教学软件，采用多媒体课程教学。

七、考核方式与要求

课程考核内容为本大纲规定内容，期末考试方式为闭卷考试。课程总评成绩=30%平时成绩+70%期末考试卷面成绩。平时成绩由实验成绩（占10%）、课外作业成绩（占15%）和考勤（占5%）组成。

八、推荐教材及教学参考书

教 材：

《材料力学》，刘鸿文编著，高等教育出版社，2003。 参考书：

《材料力学》，孙训方编著，高等教育出版社，2000。 《材料力学》，武建华编著，高等教育出版社，2002。 大纲制定人： 大纲审定人： 教研室主任： 系（部）主任：

制定日期：2013年ⅹ月ⅹ日