材料力学教案

1、第1讲 教学方案绪论基本内容材料力学的基本任务、变形固体的基本假设、内力的概念及求截面上内力的方法、应力应变的概念、杆件变形的基本形式教学目的1、 掌握构件强度、刚度和稳定性的概念，明确材料力学这门课的基本任务和学习目的。2、 深入理解变形固体基本假设的内涵和意义。3、 准确理解内力、应力和应变的概念及其物理含义。4、 熟练应用截面法求截面上的内力。5、 掌握杆件四种基本变形的受力和变形特点。重点、难点本节重点：基本概念和假设的定义与理解，用截面法求构件截面上内力。本节难点：材料内一点受力和变形程度的度量方法应力、应变的定义方法和物理含义。第2讲 教学方案拉压杆的内力和应力基本内容杆件轴向拉伸

2、与压缩时的内力与应力计算教学目的6、 通过几个杆件拉压的工程实例，建立从工程实例向计算模型简化的初步概念，并给出拉压杆的几个基本概念。7、 熟练掌握轴力图的绘制方法。8、 理解掌握横截面与任意斜截面上应力的计算公式和推导方法。重点、难点本节重点：轴力与轴力图，拉压杆的应力计算。本节难点：拉压杆应力计算公式推导过程中的平面假设。第3讲 教学方案材料在拉伸与压缩时的力学性能许用应力与强度条件基本内容各种材料在轴向拉伸与压缩时的力学性能、安全系数和许用应力的概念、强度条件及其应用教学目的9、 掌握几种典型材料的拉压曲线及相应的基本概念和力学量。10、 比较几种不同材料拉压曲线和性能的异同。11、 建

3、立许用应力的概念。12、 理解安全系数的概念和选取原则。13、 熟练掌握利用强度条件进行强度校核、截面设计和许可载荷计算。重点、难点本节重点：低碳钢与铸铁拉伸与压缩时的力学性能，许用应力与强度条件。本节难点：脆性与塑性材料的破坏特点与许用应力。第5讲 教学方案拉压杆的变形与变形能基本内容拉压杆的变形与变形能教学目的14、 熟练掌握各种拉压杆（等直杆、阶梯杆、变截面杆）变形的计算方法。15、 掌握横向变形和泊松比的概念。16、 掌握应变能密度的概念，熟练变形能的计算。17、 理解利用小变形假设，用切线代替圆弧的方法求解简单平面静定行架结构变形的方法。重点、难点本节重点：拉压杆的变形与变形能、简单

4、平面静定行架结构变形的计算。本节难点：用切线代替圆弧的方法求解简单平面静定行架结构变形。第6讲 教学方案拉压静不定问题、应力集中基本内容拉压静不定问题、温度应力与装配应力、应力集中教学目的18、 掌握各种拉压静不定问题的特点，熟练利用三方程法求解各种静不定问题。19、 比较温度应力和装配应力这两种静不定问题变形协调方程和物理方程的不同。20、 了解应力集中的概念、发生部位及其危害。重点、难点本节重点：利用三方程法求解各种静不定问题。本节难点：变形协调方程的建立。第7讲 教学方案剪切与挤压的实用计算基本内容剪切与挤压的实用计算教学目的21、 掌握工程中各种常用连接件和连接方式的受力和变形分析。2

5、2、 了解连接件应力分布的复杂性、实用计算方法及其近似性和工程可行性。23、 掌握对各种常用连接件和连接方式的强度校核。重点、难点本节重点：掌握对各种常用连接件和连接方式的强度校核。本节难点：通过连接件的受力和变形，找到剪切面和挤压面。第8讲 教学方案扭转时的内力、薄壁圆筒的扭转基本内容扭转时的内力、薄壁圆筒的扭转教学目的24、 掌握外力偶矩的计算方法，扭矩的计算和扭矩图的绘制。25、 理解薄壁圆筒的定义，掌握薄壁圆筒扭转时横截面上剪应力的计算。26、 深入理解剪应力互等定理和剪切胡克定律。27、 剪切变形能和比能的定义和计算。重点、难点本节重点：外力偶矩的计算和扭矩图的绘制，剪应力互等定理和

6、剪切胡克定律。本节难点：外力偶矩的计算，剪应力互等定理的理解。第9讲 教学方案圆轴扭转时的应力和强度条件基本内容圆轴扭转时的应力计算、强度条件的建立与强度计算教学目的28、 掌握圆轴扭转时的应力计算公式、推导过程和方法。29、 理解圆轴扭转时的平面假设及其在公式推导中的应用。30、 掌握圆轴扭转时的强度条件，利用强度条件进行相关计算。31、 熟知圆轴和空心圆轴的极惯性矩和抗扭截面系数。重点、难点本节重点：圆轴扭转时的应力计算公式、推导过程和方法。本节难点：圆轴扭转时的平面假设及其在公式推导中的应用。第10讲 教学方案圆轴扭转时的变形基本内容研究圆轴扭转时的变形和刚度计算。教学目的32、 掌握圆

7、轴扭转时的扭转角的计算33、 掌握圆轴扭转时的刚度计算重点、难点本节重点： 扭转角的计算本节难点： 刚度计算第12讲 教学方案平面图形的几何性质基本内容静矩和形心；惯性矩、惯性积和惯性半径；平行移轴公式、转轴公式、主惯性轴、主惯性矩、形心主惯性轴及形心主惯性矩。教学目的34、 掌握静矩和形心的概念和计算方法。35、 掌握惯性矩、极惯性矩、惯性半径和惯性积的概念和计算方法。36、 掌握惯性矩和极惯性矩的关系。37、 了解当坐标轴为形心轴或对称轴时静矩或惯性积的特点。38、 熟知某些简单图形的惯性矩、极惯性矩。39、 熟练掌握某些几何量在不同坐标系中的转换公式平行移轴公式、转轴公式的应用。40、

8、掌握主惯性轴、主惯性矩、形心主惯性轴及形心主惯性矩的定义及计算方法。41、 掌握组合图形几何性质的计算方法。重点、难点本节重点：描述平面图形几何性质的各种几何量的定义及计算；平行移轴公式和转轴公式。本节难点：某些平面图形几何性质的计算；组合图形几何性质的计算。第13讲 教学方案弯曲内力(1)基本内容弯曲内力、剪力图与弯矩图教学目的42、 掌握弯曲变形与平面弯曲等基本概念。43、 熟练掌握用截面法求弯曲内力。44、 熟练列出剪力方程和弯矩方程并绘制剪力图和弯矩图。重点、难点本节重点：用截面法求弯曲内力。本节难点：利用剪力方程和弯矩方程绘制剪力图和弯矩图。第14讲 教学方案弯曲内力(2)基本内容利

9、用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系绘制剪力图和弯矩图教学目的45、 掌握载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系。46、 理解集中力和集中力偶处剪力图和弯矩图的突变现象及其真正含义。47、 熟练利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系绘制剪力图和弯矩图。重点、难点本节重点：利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系绘制剪力图和弯矩图。本节难点：载荷集度、剪力和弯矩之间的微分关系的理解。第15讲 教学方案弯曲内力(3)基本内容平面刚架、平面曲杆的弯曲内力，叠加法绘制剪力图和弯矩图教学目的48、 熟练掌握平面刚架弯曲内力的正负规定及内力图的绘制方法。49、 了解平面曲杆弯曲内力的正负规定及内力图的绘制方法。50、

10、理解中间铰的含义及传力特点。51、 了解利用叠加法绘制剪力图和弯矩图。重点、难点本节重点：平面刚架剪力图和弯矩图的绘制。本节难点：中间铰及其传力特点的理解。第16讲 教学方案弯曲正应力基本内容梁纯弯曲和横力弯曲时横截面上的正应力教学目的52、 掌握梁纯弯曲时横截面上正应力计算公式的推导过程，理解推导中所作的基本假设。53、 理解横力弯曲正应力计算仍用纯弯曲公式的条件和近似程度。54、 掌握中性层、中性轴和翘曲等基本概念和含义。重点、难点本节重点：纯弯曲时横截面上正应力公式的推导和计算。本节难点：横力弯曲正应力计算仍用纯弯曲公式的条件和近似程度。第17讲 教学方案弯曲正应力基本内容梁纯弯曲和横力

11、弯曲时横截面上的正应力教学目的55、 掌握梁纯弯曲时横截面上正应力计算公式的推导过程，理解推导中所作的基本假设。56、 理解横力弯曲正应力计算仍用纯弯曲公式的条件和近似程度。57、 掌握中性层、中性轴和翘曲等基本概念和含义。重点、难点本节重点：纯弯曲时横截面上正应力公式的推导和计算。本节难点：横力弯曲正应力计算仍用纯弯曲公式的条件和近似程度。第18讲 教学方案弯曲切应力、弯曲强度条件基本内容梁横力弯曲时横截面上的切应力教学目的58、 掌握各种形状截面梁（矩形、圆形、圆环形、工字形）横截面上切应力的分布和计算。59、 熟练弯曲正应力和剪应力强度条件的建立和相应的计算。60、 了解什么情况下需要对

12、梁的弯曲切应力进行强度校核。重点、难点本节重点：矩形截面梁的切应力、弯曲强度条件及计算。本节难点：掌握需要对梁弯曲切应力进行强度校核的各种情况。第19讲 教学方案 弯曲变形（） 基本内容1. 挠曲线。挠度与转角。2. 梁的刚度条件。3. 挠曲线的近似微分方程。4. 求弯曲变形的积分法。教学目的1. 梁的变形分析、挠曲线、挠度与转角的定义。2 挠曲轴近似微分方程的建立3 两次积分法求挠曲线方程、求指定截面的位移。4 求位移的例题分析。重点、难点 1. 明确挠曲的连续、光滑的特点。 2掌握在小变形情况下，挠度与转角之间的关系。3掌握利用小变形条件，推导出的挠曲线微分方程为近似微分方程。 4 重点掌

13、握在确定积分常数时，如何正确利用边界条件和连续条件。5 难点在于积分分段多时，积分常数的确定过于烦琐。教学安排本次教学计划学时：2学时。课堂上应由工程中的弯曲实例引出问题，让学生了解在实际工程中，一方面要限制构件的变形，另一方面却利用构件的变形来工作。讨论1.提出用哪些量去描述变形，这些量之间是否存在关系？2.求解变形通常用什么方法，怎样求？第21讲 教学方案 弯曲变形（） 基本内容1. 求弯曲变形的叠加法。2. 提高梁的抗弯刚度措施。教学目的1. 要求会应用叠加法求复杂外力作用或复杂结构状态下的指定截面处的位移。2. 了解小挠度近似微分方程，反映了梁微段受力与变形的关系是叠加原理的理论基础。

14、3. 应用提高梁的抗弯刚度措施来解决梁设计中三方面问题。重点、难点1. 重点掌握应用叠加法求梁指定截面的位移 。2. 掌握提高梁的抗弯刚度的每一项措施的理论根据。3. 掌握用变形比较法求解简单静不定梁。 4. 难点是安全系数法与稳定系数法的应用。教学安排本次教学计划学时：2学时。课堂讨论：1. 在小变形和材料为线弹性的条件下研究梁的变形，并且忽略剪力的影响、平面假设仍然成立会给计算结果带来多大的影响。2.注意梁的挠度曲线既与受力有关，又与梁的支承条件有关。3.提高梁的刚度的主要措施如何综合利用？第22讲 教学方案 应力状态理论（） 基本内容1. 一点的应力状态。2.主平面与主应力。3.平面应力

15、状态分析的解析法。教学目的1. 了解一点应力状态的基本概念,进行应力分析的意义。2. 介绍平面应力状态的工程实例。3. 掌握平面一般应力状态分析解析法。4会应用解析法确定一点应力状态中的主应力、主方向、主剪应力、主剪平面方位及任意给定方位截面上的应力数值。5对空间应力状态做简单介绍。重点、难点5. 重点掌握平面一般应力状态分析解析法。 6. 重点掌握主应力、主方向、主剪应力、主剪平面方位及任意给定方位截面上的应力数值的计算方法。7. 理解一点应力状态的分析在构件强度计算中的重要作用。8. 难点是对构件危险点处的主应力、主方位客观存在的理解。教学安排本次教学计划学时：2学时。课堂讨论：1. 材料

16、的破坏与应力状态之间的关系。2. 不同性质的材料（塑性材料、脆性材料）在相同外力作用下的破坏形式为什么不同？ 3. 不同性质的材料（塑性材料、脆性材料）的机械性能（屈服滑移线、颈缩、断口等）与应力状态、材料的抗力性能的关系。4从工程中实例指出单向、二向、三向应力状态危险点。第23讲 教学方案 应力状态理论（） 基本内容1.平面应力状态分析的图解法。2.三向应力状态简介。3.广义胡克定律。 教学目的 1.了解从任意截面上的应力公式引出应力圆的简要过程,即应力圆的方程的导出。2. 掌握应力圆的作图方法。3. 掌握用应力圆求任意斜截面上的应力、主应力和确定主平面的位置的具体方法。4掌握极点法，明确极

17、点法的优越性。5对三向应力状态的分析方法作简单介绍。6掌握广义胡克定律的导出及其应用。重点、难点9. 重点掌握应力圆的作图方法 。10. 掌握用极点法求解任意斜截面上的应力、主应力和确定主平面的位置 。11. 重点掌握广义胡克定律的导出及其应用。12. 难点是广义胡克定律的应用与极点法的应用 。教学安排本次教学计划学时：2学时。课堂讨论：1. 应力圆是否能够反映或描述了一点的应力状态，包含一点应力状态的各种信息。2.极点法到底具备什么样的优越性 。 3.如何应用广义胡克定律来解决应力分析与应变分析问题。 4应力分析的解析法与图解法优缺点的相互比较。第24讲 教学方案 组合变形（） 基本内容1.

18、 组合变形的概念。2. 斜弯曲。拉（压）弯组合。教学目的1、 组合变形的概述及具体示例2、 斜弯曲.3、 组合变形的分析方法和步骤重点、难点1. 重点掌握组合变形的分析方法和步骤 。 2. 重点掌握组合变形构件的强度计算。 3. 要求掌握斜弯曲的基本概念。4. 要求掌握正确应用叠加原理。5 难点在与中性轴位置的确定和截面核心的计算。教学安排本次教学计划学时：2学时。课堂教学要：1. 引入生活、工程中的实例进行分析，让学生深刻理解所学理论内容。2 对典型例题的解题过程进行剖析，让学生掌握组合变形的分析方法。3 教师讲授、辅导与学生自学相结合。第25讲 教学方案 组合变形（） 基本内容3. 偏心拉

19、压。4. 弯扭组合。教学目的1.了解拉（压）与弯曲组合变形的基本概念与工程实例。2.掌握偏心拉（压）问题的计算分析方法与计算方法。3.掌握杆件发生弯扭组合变形的外力特点。能正确计算弯扭组合变形杆件的内力和应力。4.学会并能够正确确定危险截面、危险点的位置，学会并能够正确分析危险点的应力状态。5.能够应用强度理论进行强度计算。6.组合变形的分析方法和解题步骤。重点、难点1. 重点掌握偏心拉（压）问题的分析方法和步骤 。 2. 重点掌握组合变形构件的强度计算。3. 要求掌握正确确定危险截面、危险点的位置，学会并能够正确分析危险点的应力状态。4. 要求理解应用叠加原理的条件。5 难点是学生尚未理解强

20、度理论的基本概念。 教学安排本次教学计划学时：2学时。课堂教学要：1. 引入生活、工程中的实例进行分析，让学生深刻理解所学理论内容。2 对典型例题的解题过程进行剖析，让学生重点掌握弯扭组合变形的分析方法。3 讨论组合变形的刚度计算如何进行？第27讲 教学方案 压杆稳定（） 基本内容1压杆稳定的概念；2.细长杆的临界力；3.欧拉公式；4欧拉公式的适用范围；5. 临界应力与柔度。6. 扩展内容：工程结构稳定破坏简介。教学目的1 了解受压杆件的失稳，可导致整个机器或结构的损坏。2 通过对本章的学习，理解平衡、不平衡的稳定性与压杆失稳的概念，理解并能熟练地应用细长压杆的临界载荷欧拉公式、超过比例极限时

21、压杆的临界力经验公式，临界应力总图。掌握压杆稳定性设计的步骤、提高压杆稳定性的措施。 重点、难点1、压杆稳定的基本概念；2、细长压杆临界荷载的欧拉公式及其应用。重点讲解中心受压直杆失稳概念、实际压杆与中心受压直杆的区别、强度破坏与失稳破坏的区别。 重点：压杆稳定的概念；欧拉公式。3 难点：欧拉公式的推导。4 要求：掌握压杆稳定的概念；熟练使用欧拉公式；掌握欧拉公式的推导方法。教学安排本次教学计划学时：2学时。采用实例演示，先让学生按强度条件计算承压，然后演示不大的压力就把尺压弯，通过对两个力大小比较，引导学生注意到稳定性问题。通过实例演示，可采用提问方式，让学生回答如何才能让卡片纸上端可放的住

22、一些小重物。大多数学生都会想到通过改变卡片横截面形状来提高卡片承压能力。让学生进一步意识到改变受压杆件弯曲刚度可提高其承压能力。第28讲 教学方案 压杆稳定（） 基本内容1.非细长杆的经验公式;2.临界应力总图;3.压杆的稳定校核; 4. 安全系数法与稳定系数法;5. 提高压杆稳定性的措施。教学目的1. 明确欧拉公式只有在弹性范围内才是适用的; 2. 了解非细长杆的经验公式的导出方法; 3. 掌握临界应力总图的概念及其应用;4. 说明提高压杆稳定性的每一项措施都是结合欧拉公式给出的。对每一措施给出具体的示例。重点、难点13. 重点掌握欧拉公式只有在弹性范围。14. 掌握提高压杆稳定性的每一项措

23、施的理论根据。15. 掌握细长杆、中长杆、短粗杆的划分界限。16. 难点是安全系数法与稳定系数法的应用。教学安排本次教学计划学时：2学时。课堂讨论：1.将细长压杆由低碳钢材料改变为中碳钢、高碳钢或合金钢，会提高临界载荷吗？为什么? 简单复习钢材的力学性能。2.截面的合理设计在梁的问题中已经讲过，主要是增加惯性矩,这里要考虑对不同坐标轴的惯性矩,给出思考题,复习一遍。 3.加强约束，即减小长度系数；减小长度，可加中间支撑；分别给出实例。第29讲 教学方案 动载荷（） 基本内容1. 动载荷的基本概念极其分类;2. 动静法及其应用。3. 构件受冲击时的应力与变形计算（一）。教学目的1. 了解动载荷的

24、基本概念极其分类。 2. 掌握动静法的应用。 3. 会计算构件作匀加速运动、匀角速度转动时的强度计算。4. 初步了解构件受冲击时的动应力与动变形的概念。重点、难点17. 重点掌握动载荷的基本概念、动载系数的概念 。18. 熟练掌握动静法解决构件的强度和刚度计算 。19. 了解构件受冲击时的应力与变形计算。20. 难点是各种条件下的动载系数的计算方法。教学安排本次教学计划学时：2学时。通过工程实例了解动载荷作用下材料的抗力性能的变化。 第30讲 教学方案 动载荷（） 基本内容1. 工程中的冲击问题。2. 构件受冲击时的应力与变形计算（二）。教学目的1. 了解工程中冲击形式的动载荷的对构件强度、刚度的影响。 2. 掌握动动载系数的计算方法。3. 会计算落体冲击与水平冲击作用时的动载系数及其强度、刚度的计算。 重点、难点21. 重点掌握动载系数的计算 。22. 熟练掌握冲击处静位移的计算。23. 重点掌握能量法的基本原理，会应用该法推导其它形式冲击时的动载系数。24. 难点是各种条件下的动载系数的计算方法。