《材料力学》课程教学大纲

1、材料力学课程教学大纲（Mechanics of Materials）一、课程概况课程代码：0401006学 分：3.5 学 时：56 （其中：讲授学时46， 实验学时 10，上机学时 0 。）先修课程：高等数学、理论力学适用专业： 土木工程 建议教材：孙训方主编，材料力学，高等教育出版社，2019年第6版课程归口：土木建筑工程学院课程的性质与任务：本课程是土木工程专业的专业基础必修课。通过本课程的学习，培养学生对工程设计中的强度、刚度及稳定性问题的必要的基础知识、基本处理方法、熟练的工程计算能力和初步的试验能力，为后续结构力学课程及专业课课程设计环节奠定基础。二、课程目标目标1. 建立固体力学

2、的基本概念（包括位移、变形、应变、内力、应力、弹性、 塑性、承载能力等)；熟悉与承载有关的材料性质（包括塑性材料与脆性材料的特点）。目标2. 培养应用固体力学方法解决工程承载问题的能力（包括校核强度、刚度、稳定性、设计杆件截面形状和尺寸、确定许可载荷等)。目标3. 通过实验掌握材料力学的基本实验方法（包括材料力学性能测定，用电测 法测定应变和应力）。课程支撑专业培养方案中毕业要求1-2、4-1，对应关系如表所示。毕业要求指标点课程目标目标1目标2目标3毕业要求1-2毕业要求4-1三、课程内容及要求（一）绪论1.教学内容（1）材料力学的主要任务和主要研究对象。（2）杆件的强度、刚度和稳定性等基本

3、概念。（3）材料力学发展概述。（4）材料力学的基本假设及其含义。（5）材料力学主要研究对象（杆件）的几何特征。（6）杆件的四种基本变形形式。2.基本要求（1）了解课程的任务和研究对象。（2）建立构件的强度、刚度、稳定性等基本概念。（3）建立变形固体概念，理解并牢记其基本假设。（4）了解杆件的基本变形形式。（二） 轴向拉伸和压缩1.教学内容（1）拉（压）杆件截面上内力的确定，轴力图。（2）内力、截面法、应力、线应变和位移等基本概念。（3）拉（压）杆横截面上正应力公式的推导方法。（4）横截面上正应力的分布及其计算，强度条件。（5）胡克定律，拉压杆变形的计算。（6）典型材料（低碳钢）的应力应变图及其

4、主要特征。（7）脆性材料和塑性材料在机械性能上的主要差异。（8）许用应力和安全系数的概念。（9）斜截面上的应力。（10）横向应变及其与纵向应变间的关系。（11）应力集中的概念。2.基本要求（1）掌握轴力计算和轴力图的绘制。（2）全面了解材料力学分析强度刚度问题的过程与方法。（3）理解内力、应力、变形、应变等概念。（4）掌握杆件拉压时强度刚度问题的校核、截面设计与定载方法。（5）学会测定材料力学性能的实验操作，了解不同性质材料的特点。（三） 扭转1.教学内容（1）传动轴的外力偶矩计算。（2）用截面法掌握求扭矩，作扭矩图。（3）圆轴扭转时横截面上的剪应力分布及其计算，圆截面的极惯性矩和抗扭截面系数

5、。（4）圆轴扭转变形的计算，相对扭转角及单位长度扭转角的概念。（5）强度条件和刚度条件的运用。（6）纯剪切的概念，剪切力互等定律，剪应变的概念，剪切虎克定律，剪切弹性模量。（7）圆轴扭转时横截面上剪应力公式的推导。（8）圆截面极惯性矩和抗扭截面系数的推导。（9）矩形截面杆和薄壁杆件的自由扭转。2.基本要求（1）掌握传动轴的外力偶矩的计算，扭矩计算及扭矩图的绘制。（2）掌握圆轴扭转变形的特点。（3）熟练掌握横截面上扭转切应力的分布规律和任一点切应力的计算公式。（4）熟练地求解扭转强度和刚度问题的校核、截面设计与定载方法。（5）了解非圆截面杆的主要扭转结果。（四）截面的几何性质1.教学内容（1）静

6、矩、形心、惯性矩、惯性积的定义及计算公式。（2）平面几何图形形心的求法。（3）常用几何图形惯性矩的大小。（4）组合截面惯性矩的计算。（5）平面几何图形面积矩的求法。（6）截面惯性矩的平行移轴公式。（7）转轴公式。2.基本要求（1）掌握静矩和形心的计算。（2）掌握惯性矩，惯性积的计算。（3）掌握平行移轴公式。（4）理解形心主轴和形心主惯性矩。（五） 弯曲内力1.教学内容（1）求梁指定截面上的剪力、弯矩。（2）正确列出剪力方程和弯矩方程，并绘制剪力图和弯矩图。（3）平面弯曲、对称弯曲的概念。（4）弯矩、剪力和分布载荷集度间的微分关系及其应用。2.基本要求（1）掌握梁上内力的正负号规定。（2）熟练掌

7、握梁的弯矩图、剪力图的画法。（3）了解荷载与剪力弯矩的微分关系。（4）了解叠加法作弯矩图。（六） 弯曲应力1.教学内容（1）正应力和正应力强度条件。（2）剪应力和剪应力强度条件。（3）危险面、危险点的判别，弯曲正应力强度条件的应用。（4）纯弯曲、横力弯曲的概念。（5）弯曲时梁横截面上正应力公式的推导，该公式的适用范围。（6）矩形、工字形截面梁横截面上剪应力的分布规律及其最大值，圆形截面梁的最大剪应力及其位置。（7）提高梁的弯曲强度的一些措施。2.基本要求（1）熟练掌握弯曲问题应力分析、强度校核、截面设计及定载方法。（2）了解横力弯曲时剪应力问题的主要结果。（3）了解提高梁强度的措施。（七） 弯

8、曲变形1.教学内容（1）挠曲线、挠度、转角的定，挠度和转角的关系。（2）用叠加原理求指定截面出的挠度和转角。（3）梁的刚度计算。（4）列出挠曲线的近似微分方程，常用的边界条件及连续条件。（5）积分法求梁的挠曲线方程，挠度和转角。（6）挠曲线近似微分方程的建立及其使用条件。（7）梁的挠曲线的大致形状的判定。（8）提高梁弯曲刚度的一些措施。2.基本要求（1）熟练掌握弯曲变形的直接积分法与查表叠加法。（2）掌握挠度和转角的概念。（3）了解提高弯曲刚度的一些措施。（八） 应力状态和强度理论1.教学内容（1）一点处应力状态的概念，主平面、主应力的概念。（2）二向应力状态分析解析法及图解法。（3）广义胡克

9、定律的建立。（4）三向应力状态下弹性比能、体积改变比能、形状改变比能的概念及其表达式。（5）强度理论的概念。（6）四个强度理论的基本观点。（7）强度理论的相当应力及其应用。2.基本要求（1）掌握应力状态的概念。（2）熟练掌握平面应力状态分析的解析法和图解法。（3）理解广义胡克定律。（4）掌握强度理论的概念，能正确选择合适的理论求解强度问题。（九） 组合变形1.教学内容（1）组合变形的概念及其基本分析方法。（2）斜弯曲。（3）拉压与弯曲。（4）扭转与弯曲。2.基本要求（1）熟练掌握斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲、弯曲与扭转三种典型的组合变形的求解方法。（2）能准确地判断各种组合变形的危险截面、危险点

10、的位置。（3）正确熟练地截取危险点的原始单元体，计算危险点的主应力，并能正确的选择强度理论进行强度计算。（十） 压杆稳定1.教学内容（1）欧拉临界载荷及其计算。（2）杆端不同约束对临界载荷的影响。（3）柔度的概念，临界应力总图。（4）用稳定安全系数对压杆稳定作稳定校核。（5）欧拉公式的推导。（6）提高压杆稳定性的措施。2.基本要求（1）理解稳定性的概念。（2）掌握两端铰支细长压杆及其它支座条件下细长压杆的临界压力、临界应力的计算。（3）掌握柔度欧拉公式的适用范围。（4）掌握经验公式，临界应力总图。（5）掌握压杆稳定条件和稳定计算。教学内容与课程目标的对应关系及学时分配如表所示。序号教学内容支撑

11、的课程目标支撑的毕业要求指标点讲授学时实验学时1绪论目标11-222轴向拉伸与压缩目标1、2、31-2、4-1643扭转目标1、21-244附录：截面的几何性质目标1、21-225弯曲内力目标1、21-246弯曲应力目标1、2、31-2、4-1627弯曲变形目标1、21-248应力状态和强度理论目标1、2、31-2、4-1829组合变形目标1、2、31-2、4-16210压杆稳定目标1、21-24合计4610四、课内实验（实践）序号实验项目名称实验内容及要求学时对毕业要求的支撑类型备注1拉伸试验低碳钢拉伸；铸铁拉伸。了解测定材料机械性能的基本方法；了解低碳钢和铸铁拉伸时的机械性能特点。24-1

12、验证性必做2压缩试验低碳钢压缩；铸铁压缩。了解测定材料机械性能的基本方法；了解低碳钢和铸铁压缩时的机械性能特点24-1验证性必做3纯弯曲梁正应力测定试验测定纯弯曲梁正应力的分布并与理论公式比较；掌握电阻应变片电测方法；验证纯弯曲梁正应力计算公式。24-1验证性必做4材料弹性模量E和泊松比的测定用电测法测定材料的弹性模量E和泊松比。掌握电测法的组桥方法。24-1综合性必做5薄壁圆筒弯扭组合变形应力测定试验薄壁圆筒弯扭组合变形下主应力及各内力分量的测定，掌握电测法的组桥方法。24-1综合性必做五、课程实施主要教学环节质量要求1备课（1）要考虑这节课准备安排几个学生的活动，每个活动怎么安排。（2）要

13、考虑在活动中教师怎样指导，怎样与学生互动。（3）考虑在活动过程中，学生可能出现或遇到哪些问题，老师怎样进行调控，怎样评价等。（4）教师在课堂上一定还会遇到这样或那样意想不到的问题，这就需要我们教师课后进行教学反思，再进行补充备课。2讲授（1）理论知识：以教师课堂讲授为主，读阅参考文献、书籍为辅。（2）课堂讨论：课前由教师布置内容、提供参考书，学生自己准备，课堂上围绕提出的问题进行讨论。（3）自学：由教师布置自学内容，提出重点，指导学生学。（4）实验课：教师指导，学生独立操作。（5）答疑：针对课程的重点和难点及学生提出的问题，教师组织进行答疑。3作业布置与批改课后作业情况统计，关注学生学习态度、

14、学习效果，以调整教学进度。课后作业，是学生学习情况的最真实反映。教师在作业的批改过程中，可以了解学生对知识的掌握程度，情况良好则可加快教学进度；如果情况不理想，则需减缓教学进度，对一些普遍存在的问题还须集中解答；如果存在抄袭情况，则需采用重做等方式督促学习自己完成作业，以便学生通过作业来达到课程教学要求。4课外答疑对学生提出的问题，要组织进行答疑。5成绩考核包括期末考试、平时及作业考核和实验（实践）考核。6第二课堂活动学生申请大学生创新创业项目，由老师进行指导。六、课程考核（一）课程考核包括期末考试、平时及作业考核和实验（实践）考核等，期末考试采用考试方式。（二）课程总评成绩=平时成绩 20

15、% +实验（实践）成绩 10 %+期末考试成绩 70 %。具体内容和比例如表所示。成绩组成考核/评价环节权重考核/评价细则对应的毕业要求指标点平时成绩出勤、作业完成情况。 20 %平时成绩以100分计算，由以下内容构成：出勤情况50%+平时作业情况50%a）出勤情况：出勤情况总分为100分，旷课一次扣15分，累计超过总课时的1/3者，取消考核资格。b）作业完成情况：单次作业评分标准：分为100，98，95，90，85，80，75，70，65，60，55，50，45作业完成情况评分标准：作业得分，应为各次作业得分数之和除以作业的相应次数。1-2 实验（实践）成绩实验情况及实验报告。 10 % 根据每个实验的实验情况和实验报告质量进行评分。取各次实验的平均值作为此环节的最终成绩4-1 期末考试成绩 考试卷面成绩 70 % 闭卷考试，卷面成绩100分 1-2七、有关说明（一）持续改进擅于把握挖掘教材，突出教学重点。（1）突出重点是有效教学的核心。教师要抓住教材中本质的、主要的东西，对其进行加工处理，然后在教学活动中突出出来，把学生的注意力集中到这方面上去，同时引导学生举一反三。对于课本中相对次要或起辅助作用的教学内容，可根据教学的实际需