材料力学-机制-课程教学大纲

《材料力学》本科课程教学大纲一、课程基本信息课程名称材料力学MaterialMechanics课程代码2080169课程学分3课程学时48理论学时32实践学时16开课学院机电学院适用专业与年级机械二年级课程类别与性质专业基础必修考核方式考试选用教材材料力学刘鸿文主编高等教育出版社第6版是否为马工程教材否先修课程高等数学（上）2100013（6）、大学物理(1)2100001（3）课程简介材料力学的研究对象主要是杆件在基本变形和组合变形时的强度和刚度问题、压杆稳定及动载荷问题。材料力学系统地研究杆件在拉伸、压缩与剪切，扭转，弯曲内力，弯曲应力，弯曲变形，应力和应变分析、强度理论，组合变形，压杆稳定以及平面图形的几何性质等。利用材料力学中的强度和刚度条件，解决工程上常见的三类问题：强度和刚度校核、设计截面尺寸及求许可载荷。材料力学是现代工程技术的重要理论基础，它在工科院校中是一门重要的技术基础课程。一方面我们可以直接利用材料力学的知识进行设计计算，同时它也可以为学习一系列后续专业课提供基础知识。例如为结构力学，机械原理、机械设计等后续课程打基础。材料力学是一门演绎性较强的课程，对训练逻辑思维颇有好处。同时，材料力学的习题变化多端，可以培养学生灵活运用及其分析问题和解决问题的能力。为将来从事机械工程技术工作打下坚实的力学基础。选课建议与学习要求适合于机械工程等专业的本科生。最好在二年级上学期学习。建议在学完高等数学、大学物理等课程后再学习修该课程。二、课程目标与毕业要求（一）课程目标类型序号内容知识目标1理解静力学平面和空间力系平衡问题，掌握受力分析和求解平衡方程。2理解杆件拉压、剪切、扭转问题的受力分析方法和原理，理解不同变形下的强度校核方法。3理解多向应力状态下的单元体主应力、主平面和四种强度理论。技能目标4能够利用力学知识对生活或生产中的实际问题进行受力分析及运动学计算。素养目标(含课程思政目标)5能在涉及机械工程的专业技术领域中综合考虑社会、环境、健康、安全、法律和文化等制约因素。6了解工程领域中的机械、航空航天等领域的应用案例，体会这些领域对于社会发展的重要性，培养社会责任感和使命感。（二）课程支撑的毕业要求LO1工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决机械专业技术领域相关的复杂工程问题。=2\*GB3②能针对具体的对象建立数学模型并求解；能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析机械工程专业领域复杂工程问题。LO2问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析机械工程相关的产品设计、制造、运行控制、检测维修等有关的机械领域复杂工程问题，以获得有效结论。②能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达机械领域复杂工程问题。LO4研究：能够基于科学原理并采用科学方法对机械产品设计、制造和运行控制等有关的机械领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。①能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析机械领域复杂工程问题的解决方案。LO5使用现代工具：能够针对机械领域复杂工程问题，开发、选择或使用恰当的技术、资源、现代工具和信息技术工具，实现对复杂机械工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。。②能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具、仿真方法和计算机软件，对机械领域复杂工程问题进行分析、计算与设计。（三）毕业要求与课程目标的关系毕业要求指标点支撑度课程目标对指标点的贡献度LO1=2\*GB3②H通过收集资料、执行学习计划，达到理解材料力学中几种受力问题的种类、应用范围，能够运用受力分析方法。40%H掌握单元体主应力和主应变的概念和计算方法。40%H理解组合变形的求解原理，掌握压杆稳定性的判定方法。20%LO2=2\*GB3②H能够利用力学知识对生活或生产中的实际问题进行受力分析及强度计算。100%LO4H掌握杆件拉压、剪切、扭转问题的受力分析方法，强度校核方法。100%LO5=2\*GB3②M分组，通过团队合作完成相关实验项目，理解拉伸与压缩实验、弹性模量E的测定、弯曲实验的实验方法与目的。100%三、课程内容与教学设计（一）各教学单元预期学习成果与教学内容单元知识点能力要求教学难点1.拉伸、压缩与剪切（10课时理论，10课时实验）1.知道材料力学的任务。2.理解变形固体的基本假设。3.运用截面法求杆件的内力。4.知道杆件的四种基本变形。5.分析杆件在轴向拉压时横截面上的内力与应力。6.理解杆件轴向拉压时斜截面上的应力。7.分析材料拉压时的力学性能。8.运用强度条件的公式解决工程上常见的三类问题。9.理解轴向拉压时的变形计算10.分析拉压的超静定问题。11.运用剪切和挤压时的实用计算公式。1.能够准确应用截面法求出轴向拉压杆件的轴力。2.能够准确画出轴力图。3.能够理解轴向拉压时斜截面上最大正应力和切应力的大小和位置。4.能够分析塑性材料和脆性材料的力学性能。5.能运用强度条件的公式解决工程上常见的三类问题。6.能够运用变形协调条件求解拉压超静定问题。7.能够运用剪切和挤压的实用计算公式解决三类问题。1.拉伸、压缩的超静定问题。2.温度应力和装配压力。3.剪切和挤压的实用计算。2.扭转和弯曲（14课时理论，6课时实验）1.知道扭转的概念。2.理解外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图。3.运用圆轴扭转时的强度条件解决工程上常见的三类问题。4.运用圆轴扭转时的刚度条件解决工程上常见的三类问题。5.知道弯曲的概念。6.分析梁在弯曲时的内力，并画出剪力图和弯矩图。7.运用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系画剪力图和弯矩图。8.理解纯弯曲的概念。9.分析梁在弯曲时横截面上的正应力和切应力，并运用其强度条件解决工程上常见的三类问题。10.理解弯曲变形的概念。11.运用积分法和叠加法求弯曲变形。12.理解超静定梁的概念。1.能够准确求出扭矩并画出扭矩图。2.能够正确分析圆轴扭转时的强度和刚度条件。3.能够运用静力法或简捷法画出梁在弯曲时的剪力图和弯矩图。4.能够运用梁的正应力和切应力强度条件解决工程上常见的三类问题。5.能够运用积分法和叠加法求梁的变形。6.会计算一些简单的超静定梁。1.变截面圆轴扭转时的强度和刚度计算。2.刚架的剪力图和弯矩图。3.脆性材料，且横截面不对称中性轴的梁的强度校核。4.积分法求梁的变形。5.超静定梁的计算3.强度理论和组合变形（8课时理论）1.知道应力状态的概念。2.分析二向应力状态（解析法）。3.分析二向应力状态（图解法）。4.理解广义胡克定律。5.知道强度理论的概念。6.运用四种常用强度理论。7.理解组合变形和叠加原理的概念。8.分析拉伸或压缩与弯曲的组合变形。9.分析扭转与弯曲的组合变形。1.能够分析梁内任意一点的应力状态，并画出单元体。2.能够用解析法或图解法分析二向应力状态。3.能够准确运用四种强度理论。4.会分析拉伸或压缩与弯曲的组合变形的强度计算。5.会分析扭转与弯曲组合变形的强度计算。1.主应力大小和方位的计算公式。2三向应力状态。3.四种常用强度理论。4.偏心压缩和截面核心（二）教学单元对课程目标的支撑关系课程目标教学单元1234561：拉伸、压缩与剪切√√√√2：扭转和弯曲√√√√3：强度理论和组合变形√√√（三）课程教学方法与学时分配教学单元教与学方式考核方式学时分配理论实践小计1：拉伸、压缩与剪切理论教学、分组讨论平时作业、课堂表现、期末考试1010202：扭转和弯曲理论教学、分组讨论平时作业、课堂表现、期末考试146203：强度理论和组合变形理论教学、分组讨论平时作业、课堂表现、期末考试88合计4848四、课程思政教学设计一、学习切入点引入案例分析：在课程开始时，通过引入实际工程中的材料力学问题案例，如建筑物的倒塌、机械零件的失效等，引发学生对材料力学在工程中的重要性的思考。强调社会责任：引导学生认识到材料力学在保障人民生命安全和社会可持续发展中的作用，培养学生的社会责任感。结合专业发展：联系学生的专业领域，如机械工程等，阐述材料力学对专业发展的重要性，激发学生的学习兴趣。二、开展途径知识点与思政元素融合：在讲解材料力学的知识点时，结合相关的思政元素，如科学家的精神、团队合作、诚信等，培养学生的科学素养和职业道德。小组讨论与项目实践：组织学生进行小组讨论和项目实践，培养学生的团队合作能力、创新思维和解决实际问题的能力。邀请行业专家讲座：邀请业内专家进行讲座，分享他们在工程实践中的经验和故事，让学生了解行业发展动态和职业素养要求。三、考核方式知识点考核：通过考试、作业等方式考核学生对材料力学知识点的掌握程度。讨论报告与展示：要求学生提交小组讨论报告并进行展示，评估学生在团队合作、创新思维和解决问题方面的能力。思政表现评价：观察学生在课堂讨论、作业实践中的表现，评价学生的思想政治素质和职业道德水平。通过这样的课程思政教学设计，旨在将专业知识传授与思想政治教育有机结