《材料力学 第2版》-魏媛 教学大纲

一、课程介绍

《材料力学A》教学大纲A,发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。本课程内容共分十五章（含附录。课程主要研究工程中构件的承载能力构件设计计算提供基本理论。

Introduction"MaterialMechanicsA"isanimportantprofessionalcourseformechanicsandmechanical.isusedtocultivatestudents'designandcalculationcapabilitiesinengineeringdesignandtolaythefoundationforfurtherprofessionalcourses.Theabilityofsolvingtheproblemisformedbyrevealingthebasicconceptsandnecessarybasicknowledgeofthestrength,rigidityandstabilityofthecomponents.Basedonthetheoreticalanalysis,cultivatethestudents'practicalestablishthecorrectdesignideaandsolvetheengineeringdesignintheeconomicandsecuritycontradictions,withthespiritofinnovation,playothercoursesirreplaceablecomprehensivequalityeducation.Thecourseisdividedintofifteenchapters(includingAppendixA).Thecoursemainlystudiesthebearingcapacityofthecomponentsintheproject.Underthepremiseofsatisfyingthestrength,rigidityandthereasonableshapeisselectedforthecomponentsatthemosteconomicalcost,andthereasonablecross-sectionalshapeandsizearedesignedtoprovidethecalculationbasisforthedesign.Throughtheanalysisoftheengineeringmodel,theexternalforceanalysis,internalforceanalysis,stressanalysis,strainanalysis,stress-strainanalysis,masteringthedeformationandfailureofthecomponentarecarriedout.Combiningwiththemechanicalpropertiesofthematerialdesignprovidebasictheoreticalcalculationforthestructures.课程基本信息课程名称材料力学A课程编码412101英文名称MechanicsofMaterialsA课程学时68+12习题课课程学分4课程类别学科基础必修课程课程性质必修课开课学期第4学期课内实验学时10适用专业机械工程、车辆工程、能源与动力工程、汽运、道桥、农机等专业本科生开课单位工程力学系选用教材1.（200.02.聂毓琴吴宏，《材料力学实验与课程设计》，机械工业出版社，2006.08。主要参考书刘鸿文.（）,.2017.07.,2009.03预备知识或先修课程要求高等数学、大学物理、工程图学、理论力学等。制定人李锋制定时间2019年2月审核人左文杰审核时间2019年2月二、课程的教学任务、要求和教学目的1.树立正确的设计思想，理论联系实际，解决好经济与安全的矛盾，具备创新精神；2.全面系统地了解构件的受力变形、破坏的规律；3.掌握有关构件设计计算的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程的应用4.能将一般构件抽象出力学简图，进行外力分析、内力分析、应力分析、应变分析、应力~应变分析；5.掌握材料的力学性能的原理和方法，具有进行实验研究的初步能力；6.在满足强度、刚度、稳定性的前提下，以最经济的代价，为构件选择合适的形状，设计合理的界面形状和尺寸，为设计提供计算依据；7.了解材料力学的新理论，新方法及发展趋向。三、教学基本要求1.对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识。2.能熟练地做出杆件在基本变形下的内力图，进行应力和位移、强度和刚度计算。3.掌握应力状态理论，掌握组合变形下杆件的强度计算。4.掌握简单超静定问题的求解方法。5.了解能量法的基本原理，掌握一种计算位移的能量方法。6.了解压杆的稳定性概念，会计算轴向受压杆的临界力与临界应力。7.了解低炭钢和灰口铁的基本力学性能及其测试方法。8.掌握电测实验应力分析的基本原理和方法。四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求总时68+12讲课习题实验一、绪论1.理解材料力学的任务；2.理解变形固体的基本假设和基本变形的特征；3.掌握正应力和切应力、正应变和切应变的概念；4.掌握截面法；5.理解杆件的四种基本变形。1.材料力学的任务1内力、截面法和应力的概念24.变形与应变的概念5.构件的分类杆件变形的基本形式二、轴向拉伸1.轴向拉伸和压缩的概念及实例1.熟练运用截面法求解杆件轴力，并能熟练绘2（或压缩制轴力图；力和应力2.掌握直杆在轴向拉伸与压缩时横截面、斜截3.直杆轴向拉伸（或压缩）时斜截面面上的应力计算；上的应力3.了解安全因数及许用应力的确定，熟练进行24.材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能强度校核、截面设计和许用载荷的计算；4.掌握胡克定律，了解泊松比，掌握直杆在轴6245.许用应力安全因数强度条件向拉伸与压缩时的变形和应变计算；了解拉压6.轴向拉伸（或压缩）时的变形变形能的计算；7.轴向拉伸（或压缩）时的弹性变形5.掌握求解拉压杆件一次超静定问题的方法，能了解温度应力和装配应力的计算；8.杆件拉伸、压缩的超静定问题6.掌握应力集中的概念，了解圣维南原理。9.应力集中的概念三、扭转和剪切1.掌握扭转时外力偶矩的换算；2.熟练运用截面法求解轴的扭矩，并能熟练绘制扭矩图；3.掌握薄壁圆筒扭转时的切应力计算，掌握切应力互等定理和剪切胡克定律；6.掌握剪切和挤压(工程)实用计算。1.扭转的概念和实例2.外力偶矩的计算扭矩和扭矩图3.薄壁圆筒的扭转纯剪切34.圆轴扭转时的应力与强度条件525.圆轴扭转时的变形与刚度条件6.非圆截面杆扭转的概念7.薄壁杆件的自由扭转8.剪切和挤压的实用计算四、弯曲内力1.熟练写出梁的剪力方程和弯矩方程；1.平面弯曲的概念和实例2.掌握弯曲时的载荷集度、剪力和弯矩的微分42.梁的支座及载荷的简化关系及其应用；423.平面弯曲时梁横截面上的内力——3.熟练绘制剪力图和弯矩图；剪力和弯矩4.掌握叠加原理作弯矩图。剪力方程和弯矩方程剪力图和弯矩图分布载荷集度、剪力和弯矩间的关系及其应用用叠加法作弯矩图5附录、平面图形的几何性质静矩和形心惯性矩和惯性积平行移轴公式转轴公式与主惯性矩1.掌握平面图形的形心、静矩、惯性矩、极惯性矩和平行移轴公式的应用；2.了解转轴公式；3.掌握平面图形的形心主惯性轴、形心主惯性平面和形心主惯性矩的概念。26五、弯曲强度纯弯曲及其变形3.横力弯曲时梁横截面上的正应力弯曲正应力强度条件横力弯曲时梁横截面上的切应力弯曲切应力强度条件弯曲中心提高梁弯曲强度的主要措施1.掌握纯弯曲、平面弯曲、对称弯曲和横力弯曲的概念；2.掌握弯曲正应力和切应力的计算，熟练进行弯曲强度计算；3.了解开口薄壁截面弯曲中心的概念和一些工程中常用截面弯曲中心位置；4.了解提高梁弯曲强度的措施。427六、弯曲变形挠曲线的微分方程刚度条件用积分法求弯曲变形用叠加法求弯曲变形提高梁弯曲刚度的主要措施1.掌握梁的挠曲线近似微分方程和积分法；2.掌握叠加法求梁的挠度和转角；3.熟练进行刚度计算；4.了解提高梁弯曲刚度的措施。22序号教学内容教学要求总时68+12讲课习题实验1.理解应力状态的概念;七、应力及应变分析强度理论2.掌握平面应力状态下应力分析的解析1.应力状态的概念法及图解法；2.二向应力状态分析3.了解三向应力状态的概念；3.三向应力状态分析4.掌握主应力、主平面和最大切应力的计8广义胡克定律算；5.掌握广义胡克定律；626.复杂应力状态的变形比能6.了解体积应变、三向应力状态下的变形7.强度理论概述能密度、体积改变能密度和畸变能密度的8.四种常用强度理论概念；9.莫尔强度理论和双切应力强度理论简介7.理解强度理论的概念；掌握四种常用强度理论及其应用；了解莫尔强度理论。八、组合变形构件的强度计算1.理解组合变形的概念，9斜弯曲（两向弯曲）（压缩2.掌握杆件的斜弯曲、拉伸（压缩）和弯曲、扭转与弯曲组合变形的应力与强度计4面核心算；3.扭转与其他变形的组合3.了解截面核心的概念和确定方法。10九、实验应力分析电测应力分析的基本原理测量电桥的接法及其应用1.理解电阻应变测试技术的基本原理和接桥方法；2.掌握弯曲正应力和组合变形时的主应力的测定方法。2411十、能量法杆件变形能的计算单位载荷法莫尔积分计算莫尔积分的图形互乘法卡氏定理互等定理1.理解各种变形的应变能计算，2.掌握莫尔定理，能熟练地利用图乘法求位移。3.了解卡氏定理；4.理解互等定理。6212十一、超静定结构1.力法解超静定的基本步骤2.变形比较法3.力法正则方程4.对称性在分析超静定问题中的应用1.理解超静结构的求解步骤；2.掌握变形比较法和力法正则方程求解超静定问题；3.理解对称和反对称性概念及其在超静定问题的应用。613十二、动载荷构件受冲击时的动应力计算冲击韧度1.掌握构件作等加速直线运动或匀速转动时的动应力计算；2.掌握受冲击载荷作用时的动应力计算；3.了解冲击韧度的概念。214十三、交变应力1.交变应力的有关参数2.材料的持久极限构件的持久极限持久极限曲线及其简化6.非对称循环下构件的疲劳强度计算7.弯扭组合交变应力下构件的疲劳强度计算8.提高构件疲劳强度的主要措施1.掌握交变应力的有关参数2.了解交变应力下材料疲劳破坏的概念和疲劳极限的确定方法。3.劳强度的计算和提高构件疲劳强度的措施。315十四、压杆稳定稳定的概念细长压杆的临界力临界应力总图压杆的稳定校核提高压杆稳定性的措施1.掌握压杆稳定性的概念；2.掌握细长压杆的欧拉公式及其适用范围；3.掌握不同柔度压杆的临界应力和安全因数法的稳定性计算；4.了解提高压杆稳定性的措施。4合计581210五、实验教学内容、基本要求与学时分配1.实验目的与任务《材料力学A68102.实验教学基本要求（1）学生实验可按照实验室开放的管理办法提前预约。（2）要求学生在实验前认真研读实验教材，作好充分的预习准备工作，写出实验预习报告。（3）（4）根据实验室的具体条件进行分组，必须在规定时间内，由学生独立完成，对实验过程中出现的问题，要求学生尽量做到独立思考，独立解决。（5）要求学生必须认真对待每一个实验，不得缺席、迟到、早退。（3.实验教材或指导书：聂毓琴吴宏，《材料力学实验与课程设计》，机械工业出版社，2006.084实验项目一览表序号实验项目名称内容提要学时实验项目类型必开/选开1低碳钢和铸铁的拉伸实验测量低碳钢的强度和塑性指标，测量铸铁的强度指标2验证性必开2低碳钢和铸铁的压缩实验;测量弹性模量E测量低碳钢和铸铁的压缩强度指标；测量弹性模量E2验证性必开3低碳钢和铸铁的扭转实验；测量切变模量G测量低碳钢和铸铁的扭转强度指标测量切变模量G2验证性必开4电测实验I纯弯曲梁和等强度梁的正应力电测应力测定2验证性必开5电测实验II静不定框架应力的电测应力测定、弯扭组合变形主应力的电测应力测定2验证性必开合计10六、教学要求及方式教学要求：教师要积极备课，对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。授课在多媒体教室，充分利用多媒体动画教学课件，尽量结合工程实际边授课边演示。做到授课内容与教学大纲相符，注重学习过程，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，充分调动学生学习的积极性。教学方式：以课堂教学为主，辅以适当的课堂提问、讨论、习题课来强化（课程由理论课堂和习题课两58学时，教师讲授与课堂讨论相结合；实验操作10学时，以学生操作、设计为主，教师引导、答疑为辅；习题课12学时，以重点内容的习题为主，结合课程中的几个难点问题，教师引导、讨论、答疑为辅。）七、考核及成绩评定方式70%。平时成绩由课后作业、实验成绩按相应的比例折算并相加后得出（具体评分标准见下表。期末成绩由期末考试卷面（满分100分）成绩折算得出。考核方式及成绩占比为：序号成绩构成考核方式占比1平时成绩课后作业20%2实验10%3期末成绩期末考试70%合计100%评价标准：1.课后作业课后作业按照百分制评分，然后按照20%进行折算。评分标准为：观测点评分80-100分60-79分40-59分1-39分0分作业完成进度（权重0.3）按时完成延时完成后期补交未提交基本概念掌握程度（权重0.2）概念清晰，分析得当，能够掌握课堂知识。主要概念清晰，但部分分析有误部分概念清晰，分析中有明显的知