《材料力学》课程教学大纲

1、材料力学材料力学课程教学大纲英文名称：material mechanics课程编码： 071120002总学时：72实验学时：8学分：4.5适用对象：水利水电工程、土木工程、道路与桥梁工程等土建类本科专业先修课程：高等数学、大学物理、理论力学大纲主撰人：大纲审核人：一、课程的性质、目的和任务：一、课程的性质、目的和任务：1.材料力学是变形固体力学入门课程， 是水利水电工程、 土木工程专业一门重要的学科基础课。2.本课程的教学目的和任务是： 通过本课程的教学， 使学生掌握工程结构和机械中杆件的强度、 刚度和稳定性的基本概念和计算方法， 培养学生对杆件进行力学分析计算和设计的能力，同时通过实验教学

2、，培养学生的实验操作、实验据分析和总结的能力， 使学生获得一些最基本的科研和创新能力;为学生学习结构力学 、 弹性力学 、 钢结构 、 混凝土与砌体结构 、 土力学与基础工程等后续课提供必要的理论基础。二、教学内容及要求二、教学内容及要求第第 1 1 章章 绪论及基本概念绪论及基本概念授课学时： 2基本要求：1.1 了解材料力学的任务。1.2 掌握可变形固体的性质及其基本假设。1.3 了解材料力学主要研究对象的几何特征。1.4 掌握杆件变形的基本形式。重点：材料力学研究对象和任务。难点：可变形固体的性质及其基本假设。第第 2 2 章章 轴向拉伸与压缩轴向拉伸与压缩授课学时： 8基本要求：2.1

3、 理解轴向拉伸和压缩的概念。2.2 熟练掌握内力的概念和用截面法求轴力及作轴力图的方法。2.3 熟练掌握求拉（压）杆横截面及斜截面上的应力的方法。2.4 熟练掌握求拉（压）杆的变形的胡克定律。2.5 理解拉（压）杆内的变形能的概念。2.6 掌握低碳钢、灰口铸铁拉伸（压缩）试验方法。2.7 熟练掌握应用强度条件对拉（压）杆进行强度计算的方法。2.8 理解拉压超静定问题解法第 1 页/ 共 7 页2.9 了解应力集中的概念。重点：低碳钢拉伸实验方法;轴向拉压杆强度、刚度计算问题。难点：单向拉压杆超静定问题解法。第第 3 3 章章 截面的几何性质截面的几何性质授课学时：4基本要求：3.1 理解截面的

4、静矩、极惯矩、惯性矩、惯性积的概念。3.2 熟练掌握由截面的静矩求形心的方法。3.3 熟练掌握矩形、圆形、圆环形截面惯性矩、极惯矩计算方法。3.4 掌握用惯性矩平行移轴公式求组合平面惯性矩。3.5 了解惯性矩和惯性积的转轴公式。重点：极惯矩，惯性矩，平行移轴公式。难点：组合截面惯性矩。第第 4 4 章章 扭转扭转授课学时： 5基本要求：4.1 掌握求外力偶矩、扭矩和作扭矩图的方法。4.2 熟练掌握求等直圆轴扭转时的应力、变形和强度、刚度的计算方法。4.3 理解扭转超静定问题解法。4.4 理解等直圆杆扭转时的应变能。4.5 了解等直非圆杆自由扭转时的应力和变形的计算方法。重点：圆杆扭转横截面上剪

5、应力的计算公式的推导;实心和空心圆杆强度、刚度计算方法。难点：空心圆杆抗扭截面模量第第 5 5 章章 弯曲内力弯曲内力授课学时：8基本要求：5.1 理解平面弯曲、剪力、弯矩的概念。掌握用列方程法作梁的剪力图、弯矩图。5.2 理解弯矩m(x)、剪力fs(x)、分布荷载集度q(x)间的关系。5.3 掌握叠加法作弯矩图。5.4 熟练掌握控制截面法作梁的剪力图、弯矩图。5.5 了解平面刚架和曲杆内力图的作法。本章重点： 列方程方法作剪力图和弯矩图； 剪力、 弯矩计算规则； 剪力fs(x)、 弯矩m(x)与荷载集度q(x)的关系；控制截面法作梁的剪力、弯矩图。本章难点：用控制截面法作梁的剪力、弯矩图，应

6、用剪力、弯矩计算规则时，外力在截面上产生的剪力、弯矩正负号取值问题。第第 6 6 章章 弯曲应力弯曲应力授课学时： 7第 2 页/ 共 7 页w；受扭杆件超静定问题解法。基本要求：6.1 掌握纯弯曲横截面上的应力的推导过程。6.2 熟练掌握横力弯曲梁的正应力及正应力强度计算方法。6.3 熟练掌握横力弯曲梁的弯曲正应力及剪应力强度计算方法。6.4 理解梁的合理设计的概念。6.5 掌握电测实验应力的基本原理和方法。6.6 了解两种材料的组合梁正应力、剪应力强度计算方法。本章重点：梁横截面上任意点正应力计算公式的推导;梁正应力强度条件及应用；纯弯曲梁段横截面上弯曲正应力电测试验。*s截面上剪应力的计

7、算公式中面积矩z的计算。本章难点：空心圆截面、箱形、组合工字形、t 形截面抗弯截面模量wz的计算；梁横第第 7 7 章章 梁弯曲时的位移简单超静定梁梁弯曲时的位移简单超静定梁授课学时：4基本要求：7.1 理解梁的位移、挠度和转角的概念。7.2 熟练掌握用积分法求简单荷载作用下单跨梁的挠度和转角的计算方法。7.3 理解计算梁的挠度和转角的叠加法。7.4 掌握梁的刚度条件计算方法。7.5 理解提高梁刚度的措施。7.6 了解梁弯曲应变能的概念。7.7 理解简单超静定梁解法。本章重点：求梁挠度、转角的积分法、叠加法。本章难点：弯曲应变能;超静定梁的解法。第第 8 8 章章 剪切与连接件的实用计算。剪切

8、与连接件的实用计算。授课学时： 2基本要求：8.1 熟练掌握普通螺栓、铆钉拉（压）连接的剪切、挤压和实用计算。8.2 了解榫齿连接的实用计算。本章重点：普通螺栓、铆钉拉压连接的剪切、挤压和主板受拉实用计算。本章难点：挤压面积的确定;单剪、双剪的概念;主板受拉实用计算中被削弱的截面面积计算。第第 9 9 章章 应力应变分析应力应变分析授课学时： 4基本要求：9.1 理解主平面、主应力和应力状态的概念。9.2 掌握用应力圆求平面应力状态的主应力、主平面的方法。9.3 熟练掌握用解析法求平面应力和空间应力状态的主应力、最大剪应力的方法。9.4 掌握平面应力状态应变分析，掌握广义虎克定律。第 3 页/

9、 共 7 页9.5 了解空间应力状态下的比能的概念。本章重点：求主应力的几何法、解析法；空间应力状态求主应力和最大剪应力；广义胡克定律。本章难点：主应力迹线，平面应力状态应变分析。第第 1010 章章 强度理论强度理论授课学时：4基本要求：10.1 理解强度理论的概念。10.2 熟练掌握四个强度理论表达式及适用范围。10.3 掌握强度理论在组合工字形、t 形、箱形等截面梁翼缘与腹板交结点强度的计算方法。10.4 掌握压力容器强度的计算方法。10.5 了解莫尔强度理论。本章重点：第一、第三、第四强度理论 ;组合工字形、t 形、箱形等截面梁翼缘与腹板交结点强度的计算方法；压力容器强度的计算方法。本

10、章难点：组合工字形、t 形、箱形等截面梁翼缘与腹板交结点强度的计算方法；压力容器强度的计算方法。第第 1111 章章 组合变形组合变形授课学时：8基本要求：11.1 理解两相互垂直平面内的弯曲、 拉(压)弯组合、 偏心拉(压) 和截面核心、 拉 （压）弯扭组合的概念。11.2 掌握斜弯曲强度计算方法。11.3 熟练掌握拉(压)弯组合、偏心拉(压)、拉（压）弯扭组合强度计算方法。11.4 掌握简单截面核心的求法。本章重点：拉伸(压缩)与弯曲;偏心压缩(拉伸);拉（压） 、弯曲与扭转的内力、应力和强度计算方法。本章难点：双向偏心压缩危险点的确定;截面核心;拉（压） 、弯曲与扭转的内力、应力和强度计

11、算方法。第第 1212 章章 压杆稳定压杆稳定授课学时：6基本要求：12.1 理解压杆稳定、临界力、长度系数和稳定系数的概念。12.2 熟练掌握细长中心受压直杆临界力的欧拉公式和稳定计算方法。12.3 掌握中柔度、小柔度中心受压直杆临界力公式和稳定计算方法。12.4 掌握压杆的合理设计概念。本章重点：大柔度杆、中柔度杆和小柔度杆的判别方法及其临界荷载计算方法;压杆稳定校核与设计方法。第 4 页/ 共 7 页本章难点：大柔度杆、中柔度杆和小柔度杆的判别方法。第第 1313 章章 能量方法能量方法授课学时：4基本要求：13.1 理解应变能、余能的概念。13.2 理解卡氏定理。13.3 理解解超静定

12、问题的能量法。本章重点：应用卡氏第一定理、卡氏第二定理求结构位移的方法 ;用能量法(包括卡氏第一定理、余能定理和卡氏第二定理)解超静定系统的方法。本章难点： 能量法(包括卡氏第一定理、 余能定理和卡氏第二定理)解超静定系统的方法。第第 1414 章章 动荷载交变应力动荷载交变应力授课学时：6基本要求：14.1 熟练掌握构件作等加速直线或等速转动时的动应力计算。14.2 理解冲击荷载时的动应力计算。14.3 了解交变应力下材料的疲劳破坏、疲劳极限的概念。14.4 理解钢结构构件及其连接的疲劳计算。本章重点：构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力计算；构件受冲击荷载作用时的动应力计算；构件受迫振

13、动时的动应力计算。本章难点：冲击系数的概念;钢结构构件及其连接的疲劳计算。三、实验三、实验1 1、实验项目一览表、实验项目一览表序号实验项目名称学时21 122实验类别技术基础技术基础技术基础技术基础技术基础实验要求必修必修必修必修必修实验类型 每组人数 2 21 2 21低碳钢和铸铁的拉伸与压缩实验2低碳钢和铸铁的扭转实验3梁纯弯曲正应力电测实验4弯扭组合电测实验。5冲击实验2 2、实验项目目的和要求：、实验项目目的和要求：11拉伸试验拉伸试验4-5 人4-5 人 4-5 人4-5 人10-15 人(1)观察低碳钢(q235 钢)和铸铁在拉伸试验中的各种现象。(2)测绘低碳钢和铸铁试件的载荷

14、变形曲线(fl曲线)及应力应变曲线(曲线)。(3)测定低碳钢拉伸时的比例极限p，屈服极限s、强度极限b、伸长率、断面收缩率和铸铁拉伸时的强度极限b。(4)测定低碳钢的弹性模量e。(5)观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象。第 5 页/ 共 7 页(6)比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)的拉伸力学性能。22压缩试验压缩试验(1)测定低碳钢的压缩屈服点s和铸铁的抗压强度c。(2)观察铸铁试样的破坏断口，分析破坏原因。(3)分析比较两种材料拉伸和压缩性质的异同。33扭转破坏实验扭转破坏实验(1)验证比例极限内的圆截面杆扭转变形的胡克定律（ tl /gip） 。(2)测定低碳钢的切变

15、模量g。(3)观察两类材料试样扭转破坏断口形貌，并进行比较和分析。(4)测定低碳钢的屈服剪应力s、抗剪强度b和铸铁的抗剪强度b。44弯曲正应力电测实验弯曲正应力电测实验(1)习使用应变片和电阻应变仪测定静态应力的基本原理和方法。(2)用电测法测定纯弯曲钢梁横截面不同位置的正应力。(3)绘制正应力沿其横截面高度的的分布图，观察正应变（正应力）分布规律，验证纯弯曲梁的正应力计算公式。3.3.考核方式考核方式: :实验课做实验实验课做实验, ,实验后写实验报告实验后写实验报告. .四、学时分配课程总学时为 72，其中理论学时 66，实验学时 6。内容第 1 章 绪论及基本概念第 2 章 截面的几何性质第 3 章 轴向拉伸与压缩第 4 章 扭转第 5 章 弯曲内力第 6 章 弯曲应力第 7 章 梁弯曲时的位移第 8 章 剪切与连接的实用计算第 9 章 应力应变分析第 10 章 强度理论第 11 章 组合变形第 12 章 压杆稳定第 13 章 能量方法第 14 章 动荷载、交变应力共计讲课2464864244664464实验课合计2112282485874244864672五、推荐教材及参考书五、推荐教材及参考书教材：教材： 材料力学 （第五版）孙训方方孝淑等编高等教育出版社 2010参考书：参考书：1.刘鸿文主编 材料