“材料力学”课程建设第3讲探索与实践(阅读)课件

材料力学教学内容与体系改革的思考与实践第3讲—新体系材料力学的教学内容与体系（2）—张少实哈尔滨工业大学二OO九年七月材料力学教学内容与体系改革的思考与实践第3讲—新1第3讲前提机械类或相关专业，多学时课程（64~70学时）。开设的力学课程：只有大学物理、理论力学、材料力学（结构力学）。总之没有开设弹性力学和有限元等课程。材料力学课程内容为贯穿式的，即集合各力学分支。但学时、篇幅有限，材料力学将不伦不类。解决办法增设弹性力学、有限单元法。但总学时不允许。将部分内容(外力；应力、应变分析；本构理论；强度理论等)深化；凸显杆件应力与变形分析方法实质（视为寻求一维形体的弹性力学解）鉴于第2讲陈述的各项缘由第3讲前提机械类或相关专业，多学时课程（64~70学2第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教学内容强度、刚度、稳定性的一般概念内力、应力、应变概念应力状态分析材料力学性能与应力应变关系强度理论能量原理的一般性理论疲劳的一般性理论静不定问题的一般性理论适用于任意弹性体第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教3第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教学内容杆件的内力、应力与变形分析杆件的强度与刚度计算压杆的稳定性分析杆件的外力功与变形能杆件及其结构的静不定问题杆件的疲劳计算只适用于杆件第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教4第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内容应力、应变分析理论各坐标系下的泛定方程边界条件弹性力学问题的提法与解法两种平面问题及其解法空间问题一些简单问题的经典解法能量原理数学弹性力学第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内5第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内容板壳理论弹性屈曲理论应用弹性力学第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内6第3讲站在弹性力学高度审视材料力学材料力学内容与弹性力学内容的对应内力、应力、应变概念应力、应变状态分析材料力学性能与应力应变关系能量原理的一般性理论与数学弹性力学相对应杆件的应力、变形分析与计算压杆稳定性分析强度理论；杆件强度、刚度计算疲劳；动载荷；静不定结构与应用弹性力学相对应材料力学特有内容第3讲站在弹性力学高度审视材料力学材料力学内容与弹性7第3讲深化、整合、引入新内容深化应力、应变概念（凸显二阶张量特性）。两个下脚标表示其分量。若有可能也可引入二阶张量概念。外力概念，引入体积力与表面力，及其分布集度。本构方程，引入一般坐标系下的广义胡克定律应力状态分析，引入三维应力状态分析，引入求解主应力的特征方程和应力状态不变量。强度理论，引入平面应力状态的Tresca、Mises屈服线。能量原理，引入虚功、虚变形、余功、余能等概念杆件应力与变形分析。第3讲深化、整合、引入新内容深化应力、应变概念（凸显8第3讲深化、整合、引入新内容整合动载荷问题不单设章节，构件作均加速直线运动和均速转动的动应力计算问题，合到杆件轴向拉伸与压缩一章；冲击问题划归于能量原理一章杆件的强度与刚度计算内容，从各相关章节中分离出来，整合成一个章节，并放在强度理论之后讲解杆件（拉压、扭转、弯曲）应力与变形分析的实质：在平面假设前提条件下，求解一维弹性形体的力学解。数学本质：寻求满足边界条件方程的三组方程（平衡、几何、物理）的解第3讲深化、整合、引入新内容整合动载荷问题不单设章节9第3讲深化、整合、引入新内容引入几何方程，平面应变状态分析与相容方程微体平衡，平衡微分方程；应力边界条件杆件塑性变形与极限载荷分析各向异性材料本构方程平面应力状态的Tresca、Mises屈服线。虚功、虚变形、余功、余能等概念线性累积损伤、疲劳裂纹扩展概念第3讲深化、整合、引入新内容引入几何方程，平面应变状10第3讲新体系材料力学的架构

第1章绪论第2章应力状态分析第3章应变状态分析第4章材料的力学性能应力应变关系第5章轴向拉伸与压缩第6章扭转第7章弯曲第8章组合内力时杆件应力计算第3讲新体系材料力学的架构第1章绪11第3讲新体系材料力学的架构

第9章能量原理第10章静不定结构第11章材料失效及强度理论第12章杆件的强度与刚度计算第13章联接第14章弹塑性变形与极限载荷分析第15章疲劳与断裂第16章压杆稳定附录A截面几何性质第3讲新体系材料力学的架构第9章能12第3讲引入平衡微分方程特征方程，不变量应力边界条件引入几何方程平面应变状态分析、应变圆，相容方程引入高分子材料性能各向异性材料本构相近于弹性力学基本理论与基本方程部分在平面假设下，寻求满足微段平衡和边界条件一维形体的弹性力学解新体系材料力学的架构

第1章绪论第2章应力状态分析第3章应变状态分析第4章材料的力学性能应力应变关系第5章轴向拉伸与压缩第6章扭转第7章弯曲第8章组合内力时杆件应力计算引入体力与面力及其分布集度概念第3讲引入平衡微分方程引入几何方程引入高分子材料性能13第3讲新体系材料力学的架构

第9章能量原理第10章静不定结构第11章材料失效及强度理论第12章杆件的强度与刚度计算第13章联接第14章弹塑性变形与极限载荷分析第15章疲劳与断裂第16章压杆稳定附录A截面几何性质深化，引入虚功、虚应变、余功、余应变能等深化，引入平面应变状态Tresca和Mises屈服线及其实验研究引入塑性、塑性绞和极限载荷分析整合引入损伤、疲劳裂纹扩展等概念第3讲新体系材料力学的架构第9章能14第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。通过前四个章节的学习，使学生充分认识到：在平衡外力作用下，各点有应力、应变，要变形；变形过程中，非固定约束的点要位移，应力与外力要平衡——平衡方程；应变与位移有关系——几何方程；各部分的变形要协调、连续——相容方程；应力与应变之间有关系，取决于物质本身性质——本构方程。一开始就将研究对象定位为三维形体。引入面力、体力、位移等概念；引入微体平衡方程、应力边界条件、几何方程（包括平面应变状态的相容方程）；深化本构方程。第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性15第3讲新体系材料力学的特色应力、应变分量采用两个下脚标表示。对于应力分量，第一个下脚标表示该应力分量作用在哪个面上，第二个下脚标表示该应力分量沿哪一坐标方向。一般情况下，作用在同一点不同面上的应力分量是不同的。站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。第3讲新体系材料力学的特色应力、应变分量16第3讲新体系材料力学的特色材料力学也好，弹性力学也好，其他变形体力学也好，从数学上讲，都是寻求满足边界条件的这三组方程的解（应力、应变、位移分量）。材料力学中求解杆件拉伸（压缩）、扭转、弯曲等变形问题，归根到底是在平面假设的基础上，寻求一维形体满足边界条件的这组方程的解。

站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。第3讲新体系材料力学的特色材料力学也好，17第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。将应力状态分析与应变状态分析分设两个独立章节并提前讲述，进一步深化这部分内容，以此强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线，有机编织各章内容，使其贯穿于后面的杆件应力与变形分析章节之中，并在那里变得浓墨重彩。

4.强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线。第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性18第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。一起并入构件失效与杆件强度与刚度计算一章，其目的：一方面是强化杆件应力与变形分析；另一方面是突出杆件强度与刚度计算方法。4.强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线。5.整合杆件强度与刚度计算内容。第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性19第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。单设一个章节，引入弹塑性变形、塑性绞、塑性机构、极限载荷等概念。4.强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线。5.整合杆件强度与刚度计算内容。6.扩充极限应力法，引入弹塑性变形与极限载荷法。极限应力法极限载荷法第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性20第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。7.统一坐标系。4.强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线。5.整合杆件强度与刚度计算内容。6.扩充极限应力法，引入弹塑性变形与极限载荷法。改变传统课程改换坐标系的做法。引入正面、负面概念，完全依据坐标来定义各力学量的符号。目的是将一切分析与计算置于一个统一的参照系下，不仅便于用计算机解题，与CAE接轨，体现了计算机时代课程的特点，而且还沿用了以往习惯。第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性21第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。7.统一坐标系。4.强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线。5.整合杆件强度与刚度计算内容。6.扩充极限应力法，引入弹塑性变形与极限载荷法。教材、辅导资料、网络课程等，均使用图像、二维或三维图形、动画等多媒体技术，使抽象知识变得形象化。8.采用现代教育技术，注重知识表述的形象化。第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性22材料力学教学内容与体系改革的思考与实践第3讲—新体系材料力学的教学内容与体系（2）—张少实哈尔滨工业大学二OO九年七月材料力学教学内容与体系改革的思考与实践第3讲—新23第3讲前提机械类或相关专业，多学时课程（64~70学时）。开设的力学课程：只有大学物理、理论力学、材料力学（结构力学）。总之没有开设弹性力学和有限元等课程。材料力学课程内容为贯穿式的，即集合各力学分支。但学时、篇幅有限，材料力学将不伦不类。解决办法增设弹性力学、有限单元法。但总学时不允许。将部分内容(外力；应力、应变分析；本构理论；强度理论等)深化；凸显杆件应力与变形分析方法实质（视为寻求一维形体的弹性力学解）鉴于第2讲陈述的各项缘由第3讲前提机械类或相关专业，多学时课程（64~70学24第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教学内容强度、刚度、稳定性的一般概念内力、应力、应变概念应力状态分析材料力学性能与应力应变关系强度理论能量原理的一般性理论疲劳的一般性理论静不定问题的一般性理论适用于任意弹性体第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教25第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教学内容杆件的内力、应力与变形分析杆件的强度与刚度计算压杆的稳定性分析杆件的外力功与变形能杆件及其结构的静不定问题杆件的疲劳计算只适用于杆件第3讲站在弹性力学高度审视材料力学传统材料力学课程教26第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内容应力、应变分析理论各坐标系下的泛定方程边界条件弹性力学问题的提法与解法两种平面问题及其解法空间问题一些简单问题的经典解法能量原理数学弹性力学第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内27第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内容板壳理论弹性屈曲理论应用弹性力学第3讲站在弹性力学高度审视材料力学弹性力学课程教学内28第3讲站在弹性力学高度审视材料力学材料力学内容与弹性力学内容的对应内力、应力、应变概念应力、应变状态分析材料力学性能与应力应变关系能量原理的一般性理论与数学弹性力学相对应杆件的应力、变形分析与计算压杆稳定性分析强度理论；杆件强度、刚度计算疲劳；动载荷；静不定结构与应用弹性力学相对应材料力学特有内容第3讲站在弹性力学高度审视材料力学材料力学内容与弹性29第3讲深化、整合、引入新内容深化应力、应变概念（凸显二阶张量特性）。两个下脚标表示其分量。若有可能也可引入二阶张量概念。外力概念，引入体积力与表面力，及其分布集度。本构方程，引入一般坐标系下的广义胡克定律应力状态分析，引入三维应力状态分析，引入求解主应力的特征方程和应力状态不变量。强度理论，引入平面应力状态的Tresca、Mises屈服线。能量原理，引入虚功、虚变形、余功、余能等概念杆件应力与变形分析。第3讲深化、整合、引入新内容深化应力、应变概念（凸显30第3讲深化、整合、引入新内容整合动载荷问题不单设章节，构件作均加速直线运动和均速转动的动应力计算问题，合到杆件轴向拉伸与压缩一章；冲击问题划归于能量原理一章杆件的强度与刚度计算内容，从各相关章节中分离出来，整合成一个章节，并放在强度理论之后讲解杆件（拉压、扭转、弯曲）应力与变形分析的实质：在平面假设前提条件下，求解一维弹性形体的力学解。数学本质：寻求满足边界条件方程的三组方程（平衡、几何、物理）的解第3讲深化、整合、引入新内容整合动载荷问题不单设章节31第3讲深化、整合、引入新内容引入几何方程，平面应变状态分析与相容方程微体平衡，平衡微分方程；应力边界条件杆件塑性变形与极限载荷分析各向异性材料本构方程平面应力状态的Tresca、Mises屈服线。虚功、虚变形、余功、余能等概念线性累积损伤、疲劳裂纹扩展概念第3讲深化、整合、引入新内容引入几何方程，平面应变状32第3讲新体系材料力学的架构

第1章绪论第2章应力状态分析第3章应变状态分析第4章材料的力学性能应力应变关系第5章轴向拉伸与压缩第6章扭转第7章弯曲第8章组合内力时杆件应力计算第3讲新体系材料力学的架构第1章绪33第3讲新体系材料力学的架构

第9章能量原理第10章静不定结构第11章材料失效及强度理论第12章杆件的强度与刚度计算第13章联接第14章弹塑性变形与极限载荷分析第15章疲劳与断裂第16章压杆稳定附录A截面几何性质第3讲新体系材料力学的架构第9章能34第3讲引入平衡微分方程特征方程，不变量应力边界条件引入几何方程平面应变状态分析、应变圆，相容方程引入高分子材料性能各向异性材料本构相近于弹性力学基本理论与基本方程部分在平面假设下，寻求满足微段平衡和边界条件一维形体的弹性力学解新体系材料力学的架构

第1章绪论第2章应力状态分析第3章应变状态分析第4章材料的力学性能应力应变关系第5章轴向拉伸与压缩第6章扭转第7章弯曲第8章组合内力时杆件应力计算引入体力与面力及其分布集度概念第3讲引入平衡微分方程引入几何方程引入高分子材料性能35第3讲新体系材料力学的架构

第9章能量原理第10章静不定结构第11章材料失效及强度理论第12章杆件的强度与刚度计算第13章联接第14章弹塑性变形与极限载荷分析第15章疲劳与断裂第16章压杆稳定附录A截面几何性质深化，引入虚功、虚应变、余功、余应变能等深化，引入平面应变状态Tresca和Mises屈服线及其实验研究引入塑性、塑性绞和极限载荷分析整合引入损伤、疲劳裂纹扩展等概念第3讲新体系材料力学的架构第9章能36第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。通过前四个章节的学习，使学生充分认识到：在平衡外力作用下，各点有应力、应变，要变形；变形过程中，非固定约束的点要位移，应力与外力要平衡——平衡方程；应变与位移有关系——几何方程；各部分的变形要协调、连续——相容方程；应力与应变之间有关系，取决于物质本身性质——本构方程。一开始就将研究对象定位为三维形体。引入面力、体力、位移等概念；引入微体平衡方程、应力边界条件、几何方程（包括平面应变状态的相容方程）；深化本构方程。第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性37第3讲新体系材料力学的特色应力、应变分量采用两个下脚标表示。对于应力分量，第一个下脚标表示该应力分量作用在哪个面上，第二个下脚标表示该应力分量沿哪一坐标方向。一般情况下，作用在同一点不同面上的应力分量是不同的。站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。第3讲新体系材料力学的特色应力、应变分量38第3讲新体系材料力学的特色材料力学也好，弹性力学也好，其他变形体力学也好，从数学上讲，都是寻求满足边界条件的这三组方程的解（应力、应变、位移分量）。材料力学中求解杆件拉伸（压缩）、扭转、弯曲等变形问题，归根到底是在平面假设的基础上，寻求一维形体满足边界条件的这组方程的解。

站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。第3讲新体系材料力学的特色材料力学也好，39第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物理三组方程的核心作用。2.强调应力、应变是二阶张量的实质。将应力状态分析与应变状态分析分设两个独立章节并提前讲述，进一步深化这部分内容，以此强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线，有机编织各章内容，使其贯穿于后面的杆件应力与变形分析章节之中，并在那里变得浓墨重彩。

4.强化应力与应变分析观点，并将其作为课程主线。第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性40第3讲新体系材料力学的特色站在弹性力学高度，注入弹性力学思想。3.凸显平衡、几何、物