材料力学1课程教学大纲

1、材料力学1课程教学大纲课程名称：材料力学（1）英文名称：Material Mechanics (1)课程编码：x2071401学时数：64其中实践学时数：6课外学时数：0学分数：4.0适用专业：土木工程一、课程简介材料力学(1)是土木工程专业的一门重要的专业基础课程。课程内容包括杆件轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲、组合变形时的强度、刚度计算，应力状态及轴心受压杆件的稳定性的计算等。通过该课程的学习，能运用强度、刚度及稳定性条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等简单计算工作；初步了解材料的机械性能及材料力学实验的基本知识和操作技能。能够对构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，掌握必要的力

2、学基础知识，具有熟练的力学计算能力和工程结构计算能力。为结构力学、混凝土结构基本原理、钢结构基本原理等后续课程的学习打下坚实的基础。二、课程目标与毕业设计要求关系表课程目标毕业要求1. 了解平面杆系结构变形、内力和应力的基本概念；熟练掌握杆件内力计算、应力分析和变形计算的基本原理、基本方法，提高学生的力学计算能力；掌握静定结构和简单超静定结构的力学计算，培养学生掌握必要的力学基础知识。1.3能够严谨推理复杂工程问题对应的分析模型的正确性，并能正确求解模型。2. 培养学力学分析和力学计算能力；熟练掌握构件强度条件和刚度条件及其应用，培养学生一般工程结构分析与计算能力；一般掌握压杆的稳定性分析；了

3、解金属材料的机械性能，培养学生具有材料力学实验操作技能。4.2能够根据土木工程复杂问题的特性和研究目的，选择正确的技术路线，设计可行的试验方案，能采用科学的试验方法安全地进行试验，获得对土木工程复杂问题进行研究所需的有效数据。三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）绪论及基本概念教学内容：材料的力学性能基本概念；杆件及杆件基本变形概念。基本要求：理解材料的力学性能基本概念；掌握杆件基本变形。重点：杆件基本变形难点：杆件基本变形（二）轴向拉伸和压缩教学内容：截面法绘制轴力图；拉压杆横截面上正应力计算；强度校核及强度条件的应用；材料的拉伸和压缩性质；轴向拉压变形量计算。基本要求：熟练掌握截面法

4、求解轴力、轴力图的绘制和横截面应力计算及强度校核；掌握斜截面应力计算、虎克定律、拉压杆的变形；正确理解材料在拉伸、压缩时的力学性质；一般了解应力集中问题。重点：截面法求解轴力、轴力图的绘制和横截面应力计算及强度校核难点：截面法求解轴力、轴力图的绘制（三）扭转教学内容：绘制扭矩图；各种杆件横截面上应力计算和变形计算；强度、刚度条件及应用。基本要求：熟练掌握截面法求解扭矩、绘制扭矩图、实心圆截面杆受扭横截面应力计算；熟练掌握强度、刚度条件及相关计算；掌握薄壁圆管扭转横截面上应力计算、空心圆截面杆的应力计算、切应力互等定律、强度、刚度计算；正确理解剪切胡克定律、应力分析、自由扭矩。重点：截面法求解扭

5、矩、绘制扭矩图及杆件横截面应力计算与强度校核、刚度校核难点：杆件横截面应力计算与强度校核、刚度校核（四）弯曲应力教学内容：剪力图和弯矩图的绘制；杆件横截面上正应力和切应力计算；强度校核及强度条件的应用。基本要求：熟练掌握梁的内力计算、内力图作法、矩形截面梁和各种型钢截面梁弯曲应力计算与强度校核；掌握弯矩、剪力、荷载集度的关系；一般了解提高梁弯曲强度的主要措施。重点：梁的内力计算及内力图作法、矩形截面梁弯曲应力计算与强度校核难点：梁的内力计算及内力图作法、矩形截面梁弯曲应力计算与强度校核（五）梁弯曲时的位移教学内容：积分法和叠加法求解梁的位移；刚度校核及刚度条件的应用。基本要求：熟练掌握叠加法计

6、算梁的变形及刚度条件的应用；一般掌握积分法计算变形；正确理解挠曲线微分方程。重点：叠加法计算梁的变形及刚度条件的应用难点：叠加法计算梁的变形及刚度条件的应用（六）简单的超静定问题教学内容：拉压超静定和简单超静定梁的内力、应力计算。基本要求：熟练掌握拉压超静定和简单超静定梁的内力、应力计算。重点：拉压超静定和简单超静定梁内力、应力计算难点：拉压超静定和简单超静定梁内力、应力计算（七）应力状态和强度理论教学内容：主应力、主平面的基本概念；平面应力状态分析（解析法、图解法）；强度理论及其应用。基本要求：理解掌握主应力、主平面的基本概念，平面应力状态分析（解析法、图解法）；掌握应力状态的概念；熟练掌握

7、强度理论及其应用。重点：应力状态的概念、强度理论及其应用难点：应力状态的概念、强度理论及其应用（八）组合变形教学内容：斜弯曲、拉（压）与弯曲的组合作用与强度计算。基本要求：掌握组合变形的概念；熟练掌握斜弯曲、拉（压）与弯曲的组合作用与强度计算。重点：斜弯曲、拉（压）与弯曲的组合作用与强度计算难点：斜弯曲作用与强度计算（九）压杆稳定教学内容：压杆稳定基本概念；欧拉公式、临界力、临界应力、压杆稳定实用计算。基本要求：掌握压杆稳定基本概念，熟练掌握欧拉公式、临界力、临界应力、压杆稳定实用计算。重点：欧拉公式、压杆稳定实用计算难点：压杆稳定实用计算（十）截面的几何性质教学内容：静矩、形心、惯性矩基本概

8、念及其计算；惯性矩平行移轴、组合截面惯性矩的计算；惯性积、主惯性矩、转轴公式。基本要求：掌握静矩、形心、惯性矩基本概念及其计算；熟练掌握惯性矩平行移轴、组合截面惯性矩的计算；一般了解惯性积、主惯性矩、转轴公式。重点：静矩、形心、惯性矩计算难点：组合截面惯性矩计算四、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例1绪论及基本概念1-1 材料力学的任务1-2 材料力学发展概述1-3 可变形固体的性质及其基本假设1-4 材料力学主要研究对象(杆件)的几何特征1-5 杆件变形的基本形式讲授22：12轴向拉伸和压缩2-1 轴向拉伸和压缩的概念2-2 内力截面法轴力及轴力图2-3 应力拉(

9、压)杆内的应力2-4 拉(压)杆的变形-胡克定律2-5 拉(压)杆内的应变能2-6 材料在拉伸和压缩时的力学性能2-7 强度条件安全因数许用应力2-8 应力集中的概念讲授+实验82：13扭转3-1 概述3-2 薄壁圆筒的扭转3-3 传动轴的外力偶矩扭矩及扭矩图3-4 等直圆杆扭转时的应力强度条件3-5 等直圆杆扭转时的变形刚度条件3-6 等直圆杆扭转时的应变能3-7 等直非圆杆自由扭转时的应力和变形3-8 开口和闭口薄壁截面杆自由扭转时的应力和变形讲授+实验82：14弯曲应力4-1 对称弯曲的概念及梁的计算简图4-2 梁的剪力和弯矩剪力图和弯矩图4-3 平面刚架和曲杆的内力图4-4 梁横截面上

10、的正应力梁的正应力强度条件4-5 梁横截面上的切应力梁的切应力强度条件4-6 梁的合理设计讲授42：15梁弯曲时的位移5-1 梁的位移挠度及转角5-2 梁的挠曲线近似微分方程及其积分5-3 按叠加原理计算梁的挠度和转角5-4 奇异函数梁挠曲线的初参数方程5-5 梁的刚度校核提高梁的刚度的措施5-6 梁内的弯曲应变能讲授+实验162：16简单的超静定问题6-1 超静定问题及其解法6-2 拉压超静定问题6-3 简单超静定梁讲授62：17应力状态和强度理论7-1 概述7-2 平面应力状态的应力分析主应力7-3 空间应力状态的概念7-4 应力与应变间的关系7-5 空间应力状态下的应变能密度7-6 强度

11、理论及其相当应力7-7 莫尔强度理论及其相当应力7-8 各种强度理论的应用讲授42：18组合变形8-1 概述8-2 两相互垂直平面内的弯曲8-3 拉伸(压缩)与弯曲讲授42：19压杆稳定9-1 压杆稳定性的概念9-2 细长中心受压直杆临界力的欧拉公式9-3 不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式压杆的长度因数9-4 欧拉公式的应用范围临界应力总图9-5 实际压杆的稳定因数9-6 压杆的稳定计算压杆的合理截面讲授42：110附录I截面的几何性质I-1 截面的静矩和形心位置I-2 极惯性矩惯性矩惯性积I-3 惯性矩和惯性积的平行移轴公式组合截面的惯性矩和惯性积I-4 惯性矩和惯性积的转轴公式截面的

12、主惯性轴和主惯性矩重讲授82：164五、课堂其他教学环节的要求作业要求：完成授课教师布置的课后作业。实验要求：完成低碳钢和铸铁拉伸、压缩实验、扭转实验及纯弯曲梁的正应力实验，每项实验2学时，共计6学时。六、本课程与其他课程的联系本课程的先修课程：理论力学、高等数学、大学物理等。本课程的后续课程：结构力学、混凝土结构基本原理、钢结构基本原理等。七、建议教材及教学参考书目1.材料力学，单辉禇，高等教育出版社，2016。2.材料力学，刘鸿文，高等教育出版社，2017。3.材料力学I，孙训方等，高等教育出版社，2018。八、课程考核方式与成绩评定办法本课程是考试课。实验成绩占10%，平时成绩占40%，

13、期末闭卷考试占50%，60分及格。评价项目评价环节课程目标平时成绩（40分）考勤及课堂表现随堂测试作业1了解平面杆系结构变形、内力和应力的基本概念；熟练掌握杆件内力计算、应力分析和变形计算的基本原理、基本方法，提高学生的力学计算能力；掌握静定结构和简单超静定结构的力学计算，培养学生掌握必要的力学基础知识。2培养学力学分析和力学计算能力；熟练掌握构件强度条件和刚度条件及其应用，培养学生一般工程结构分析与计算能力；一般掌握压杆的稳定性分析；了解金属材料的机械性能，培养学生具有材料力学实验操作技能。实验成绩（10分）实验操作与实验报告2培养学力学分析和力学计算能力；熟练掌握构件强度条件和刚度条件及其应用，培养学生一般工程结构分析与计算能力；一般掌握压杆的稳定性分析；了解金属材料的机械性能，培养学生具有材料力学实验操作技能。课程考试（