材料力学课程教学

1、材料力学课程教学大纲一、先修课程和课程性质材料力学的先修课程为高等数学、普通物理学和理论力 学。二、适用范围及属性适用土木类、机械类等各专业。是山基础课向专业课过渡的必修的技术基础 课。三、目的和任务学习本课程的目的是，培养学生对工程设计中构件的承载能力具有明确的基 本概念、必要的基础知识，熟练的计算能力和初步的实验分析能力。了解21世纪 新的科研成果、新技术，初步掌握现代讣算技术及试验技术。本课程学习的任务是：1、对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识；掌握理论分析的研 究方法和科学试验的研究方法。2、具有将机械零部件或结构构件抽象为力学模型的初步能力。3、能够分析杆件在拉、压、剪、

2、扭、弯时的内力。并作出相应的内力图，计 算其应力和变形，并进行强度和刚度计算。4、对应力状态理论与强度理论有明确的认识；并能将其应用于组合变形下杆 件的强度讣算。5、熟练掌握简单超静定问题的求解方法。6、对能量法的基本原理有明确的认识，熟练掌握一种计算位移的能量方法。7、会计算中心受压杆件的临界应力，并进行稳定性计算。8、对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。9、对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。10、初步了解“复合材料的力学行为”、“聚合物的粘弹性行为”11、初步了解“材料的非线性粘弹性行为”、“材料的屈服与塑性行为”、 “材料的断裂行为”和“材料的疲劳行为”。四、

3、课程内容大纲第一章、绪论内容：了解材料力学的任务及研究对象，变形固体的基本假定，杆件变形的 基本形式。重点：变形固体的基本假定。第二章、轴向拉压应力与材料的力学性能内容：了解轴向拉伸与压缩的概念和实例。理解内力的概念；掌握内力分析 的基本方法一截面法；掌握轴力和轴力图，直杆横截面、斜截面的应力讣算。理解 最大剪应力，许用应力；掌握强度条件及其应用。了解低碳钢的拉伸试验，掌握应力一一应变图及其特性一一比例极限，弹性 极限，屈服极限，强度极限。了解滑移线，塑性性质一一延伸率，截面收缩率；冷 作硬化，铸铁和其它材料的拉伸试验。压缩时材料的力学性能，压缩时的应力一一 应变图，了解安全系数的选择与许用应

4、力。了解应力集中的概念。了解简单超静定 问题，考虑材料塑性时拉压静不定问题的极限荷载。了解剪切的概念和实例。掌握 剪切和挤压的实用计算方法。了解结构可靠性设计概念。重点：内力概念及其计算方法。直杆横截面上的应力。强度条件及其应用。 剪切和挤压的实用计算。第三章、轴向拉压变形内容：掌握轴向拉伸与压缩时的变形计算方法；纵向变形，线应变，虎克定 律，弹性模量。了解抗拉（压）刚度，横向变形，泊松比和泊松效应。重点：虎克定律、应力一应变图及其特性。第四章、扭转内容：了解扭转的概念和实例，薄壁园筒扭转时的应力和应变，纯剪切，切 应变。理解剪切虎克定律，剪切弹性模量，剪应力互等定理。理解功率、转速和 外力矩

5、间的关系，扭矩和扭矩图。熟练计算园轴扭转时的应力和变形，极惯性矩。 了解抗扭截面模量，抗扭刚度。了解矩形截面直杆的扭转最大剪应力讣算、变形计 算和圆轴的极限扭矩。重点：扭转的概念。园轴扭转时的切应力计算及其强度条件；变形计算及刚 度条件。第五章、弯曲应力内容：熟练掌握平面弯曲的概念。梁的计算简图。剪力、弯距及其方程。剪 力图和弯距图。弯矩、剪力与分布载荷集度间的关系及其应用。正确推导并熟练应用纯弯曲时的正应力公式。了解弯矩与挠曲线曲率间的关 系，抗弯刚度，抗弯截面模量，非对称截面梁平面弯曲的条件，弯曲中心的概念， 纯弯曲理论的推广。掌握梁按正应力的强度计算。掌握拉伸（压缩）与弯曲组合时 的应力

6、及强度计算，了解梁的极限载荷、截面核心的概念。掌握矩形、工字形截面梁的剪应力，剪应力强度条件及其应用。了解提高弯 曲强度的措施。重点：平面弯曲的概念。剪力，弯距及其方程、剪力图和弯距图。梁按正应 力的强度计算。第六章、弯曲变形内容：理解梁的变形与位移，挠度与转角概念。掌握梁的挠曲线及其近似微 分方程，用积分方法求梁的挠度和转角，用叠加原理求梁的挠度和转角，梁的刚度 校核。了解提高弯曲刚度的措施。重点：用积分方法求梁的挠度和转角。用叠加原理求梁的挠度和转角。第七章、应力、应变状态分析内容：理解应力状态、主应力和主平面的概念。掌握平面应力状态下应力分 析的解析法和图解法。了解三向应力园，最大剪应力

7、。掌握广义虎克定律，了解复 合材料的应力应变关系。理解平面应力状态下的应变分析。了解山一点处三个方向的线应变求主应 变，三个弹性常数（E、G、口）间的关系，体积应变，三向应力状态下的弹性比 能，体积改变与形状改变比能。重点：主应力和主平面。平面应力状态下的应力分析一一解析法。广义虎克 定律及其应用。平面应力状态下的应变分析。第八章、复杂应力状态强度问题内容：了解强度理论的概念，破坏形式的分析，脆性断裂与塑性流动。掌握 最大拉应力理论，最大拉应变理论，最大剪应力理论，形状改变比能理论。理解相 当应力的概念，莫尔强度理论。掌握扭转与弯曲组合时的强度计算。重点：强度理论的概念。四种强度理论。扭转与弯

8、曲组合时的强度计算。第九章、压杆稳定内容：理解弹性平衡稳定性的概念，稳定平衡和不稳定平衡的概念。掌握细长压杆临界载荷的欧拉公式，不同杆端约束时的长度系数，压杆柔度。理解欧拉公 式适用的范围，超过比例极限时的压杆的临界应力的讣算。了解经验公式，应力总 图。熟练掌握压杆稳定讣算的折减系数法或安全系数法。了解提高压杆稳定性的措 施。重点：弹性平衡稳定性的概念。细长压杆临界载荷的欧拉公式。不同杆端约 束时的长度系数，柔度，压杆的稳定计算。第十章、能量法（一）内容：虚功原理。掌握单位载荷法。图乘法。了解功的互等定理，位移互等 定理。掌握卡氏定理的应用。重点：单位载荷法。卡氏定理。第十一章、能量法（二）内

9、容：掌握用能量概念计算杆件受冲击时的应力和位移，动荷系数。了解提 高杆件抗冲击能力的措施，断裂韧度的概念。重点：用能量概念汁算杆件受冲击时的应力和位移。第十二章、疲劳与断裂内容：理解交变应力下材料的疲劳破坏。了解持久极限及影响持久极限的因 素。重点：交变应力下材料的疲劳破坏。附录A、截面图形的儿何性质内容：理解静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径的慨念。掌握简单图形静矩和 惯性矩的计算，平行移轴公式，转轴公式。熟练掌握组合图形的惯性矩和惯性积计 算。理解主形心轴和主形心惯性矩。重点：静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径的概念。平行移轴公式。组合图形 的惯性矩和惯性积计算。五、实验项目（一）、基本实验1、拉

10、伸与压缩试验低碳钢拉伸试验：应力一应变图及其特征点，强度指标及塑性指标；低碳钢 弹性模量E的测定。铸铁拉伸试验。低碳钢及铸铁的压缩试验。观察实验现象，分 析破坏原因。2、扭转实验低碳钢、铸铁的扭转实验。破坏现象的分析。3、纯弯曲正应力测定用电阻应变仪测定纯弯梁横截面上的正应力分布，并与理论分析比较，验证 梁纯弯曲公式的正确性。4、组合变形杆件主应力测定用应变花测定主应力，使用应变仪时的半桥和全桥接线；并与理论分析比 较。（二）、提高性实验1、冲击实验：测定材料的冲击韧度。2、疲劳实验：了解材料疲劳极限的测定方法及过程。（三）、选择性实验1、剪切实验：了解金属材料的剪切强度试验方法。2、材料横向

11、变形系数的测定：测定材料的泊松比。了解泊松效应。3、光弹性实验：认识光测法测定试件内应力分布规律及其大小。4、冷弯实验：测定金属材料的冷弯性能指标。5、动应力测定实验：测定动载荷作用下的动力响应。六、教材及参考书：教材：单辉祖.材料力学（I）、材料力学（ID，高教出版社，第二版参考书：1、孙训芳等.材料力学（上、下），高教出版社，第三版2、刘鸿文.材料力学（上、下），高教出版社，第三版七、说明1、大纲中所列内容只表示教学的范围及深度，其先后次序可根据教师各自的 教学经验作不同的安排。2、学时分配：本大纲适用于70-80学时的机械、土建等工程类专业。学时的 具体分配如下：八、学时分配表:序号教学内容学时备注1第一章：绪论12第二章：拉伸与压缩的内力、应力、强度条件，剪切73第三章：变形计算：简单超静定问题的求解、温度应力，拉、压时的 力学性质；应力集中的概念64第四章：扭转的概念、扭矩、剪应力及其强度条件；扭转变形、刚度 计算；简单的超静定问题45附录A：截面图形的儿何性质26第五章：弯曲的概念；弯曲内力、内力图；弯曲正应力及其强度计 算；弯曲切应力及其强度计算127笫六章：弯曲变形；积分法、叠加法计算变形、简单超静定问题、刚 度计算48第七章：应力状态的概念；平面应力状态的解析法、图解法；三向应 力状态的最大应力；平面应变状态的应变