《材料力学》课程教学大纲

《材料力学》教学大纲课程编号：16220121英文名称：MaterialMechanics学分：4学时：总学时72学时，其中理论56学时，实践16学时先修课程：高等数学B1、大学物理B、理论力学课程类别：专业基础课程授课对象：土木工程专业学生教学单位：土木工程学院修读学期：第3学期一、课程描述和目标《材料力学》是土木类专业的专业基础课。其基本任务是将工程结构中的构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形，研究中心受压杆件的稳定性问题，以便设计出既安全又经济的结构构件。通过本课程的学习，学生能够掌握杆件的强度、刚度及稳定性的基本知识,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计算，为学习一系列后继课程打下一定的理论基础，也为进一步提高分析问题和解决问题的能力奠定必要的力学基础。本课程拟达到的课程目标:课程目标1：能够理解工程体系的简化，具备一定的相关专业知识，能够建立简单的数学模型并求解。领会构件的强度、刚度和稳定性等方面的基本概念，具备简单构件的分析、计算能力；能够熟练地运用强度、刚度、稳定性条件对杆件进行校核，设计出既安全又经济的结构构件。课程目标2：培养严谨求真的工作作风，具备基本结构、构件、节点等的受力分析、计算能力，能够通过文字和图像等表达方式，得到合理有效结论。课程目标3：能够基于实验方面的基本知识和技能，如应力分析方法、电测基础技术、电阻应变仪的原理、操作规程等，深化相关力学理论，验证、比较已建立的理论模型，并进行实验设计。具备试验数据的整理、统计分析、误差分析、数据表达等能力。课程目标4：具备一定的组织、协调和指挥实验团队开展工作的能力。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点1-2具备相关数学、自然科学和专业知识，并能应用其对相关土木工程问题建立数学模型并求解。课程目标10.4指标点1-3应用土木工程相关知识和数学模型方法，推演、分析土木工程专业工程问题。课程目标20.3指标点4-2能够基于科学原理，设计和开展土木工程专业性实验，对所采集数据进行分析和解释，通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标30.2指标点9-3能够组织、协调和指挥团队开展工作。课程目标40.1三、教学内容、基本要求与学时分配理论课部分：序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1材料力学基本概念基本要求：掌握构件的强度、刚度和稳定性等基本概念及杆件变形的基本形式。了解材料力学的任务。掌握材料力学的基本假设。重、难点：杆件变形的基本形式，材料力学的基本假设。德育要求：严谨细致的学习态度。2讲授、研讨课程目标12轴向拉伸和压缩熟练掌握轴向拉压杆的内力、应力、变形的计算方法并进行强度计算。掌握材料在拉压时的力学性能和拉压胡克定律。了解应力集中的概念。重、难点：轴向拉压杆的内力、应力、变形。德育要求：严谨细致的学习态度。6讲授、研讨课程目标1、23平面图形的几何性质掌握静矩、形心、极惯性矩、惯性矩的计算及惯性矩的平行移轴公式。重、难点：惯性矩及其平行移轴公式德育要求：严谨细致的学习态度。2讲授、研讨课程目标1、24扭转掌握外力偶矩的计算；等直圆杆的内力、应力和变形计算并进行强度和刚度校核。了解剪切胡克定律、纯剪切、切应力互等定理的概念。重、难点：等直圆杆的内力、应力和变形，切应力互等定理。德育要求：严谨细致的学习态度。4讲授、研讨课程目标1、25弯曲内力熟练掌握剪力方程弯矩方程，平面弯曲梁的内力计算，作剪力和弯矩图。利用分布载荷、剪力及弯矩的微分关系练习剪力和弯矩图的画法。重、难点：利用微分关系求平面弯曲梁的内力图。德育要求：严谨细致的学习态度。6讲授、研讨、课堂练习课程目标1、26弯曲应力熟练掌握横截面上正应力计算及正应力强度条件。掌握横截面上最大切应力值计算及切应力强度条件。重、难点：横截面上正应力及切应力。德育要求：严谨细致的学习态度。6讲授、研讨课程目标1、27弯曲变形熟练掌握挠度、转角的概念及梁的位移计算方法（积分法、叠加法），刚度条件。了解提高刚度的措施。重、难点：叠加法求梁的位移。德育要求：严谨细致的学习态度。4讲授、研讨课程目标1、28简单超静定问题掌握多余约束的概念；求解拉（压）杆、扭转轴、弯曲梁的一次超静定问题。了解温度应力和装配应力的计算。重、难点：拉（压）杆、扭转轴、弯曲梁的一次超静定问题。德育要求：严谨细致的学习态度。4讲授、研讨课程目标1、29应力状态和强度理论熟练掌握平面应力状态的分析计算方法（解析法、图解法）；基本强度理论的应用；广义虎克定律。了解三向应力状态下的主应力和最大切应力的概念。重、难点：平面应力状态，强度理论，广义虎克定律的应用。德育要求：严谨细致的学习态度。8讲授、研讨、课堂练习课程目标1、210组合变形熟练掌握组合变形的基本分析方法；各种组合变形的强度计算；正确判别危险面，危险点处的应力并选用强度理论进行校核。了解截面核心的概念。重、难点：各种组合变形的强度计算。德育要求：严谨细致的学习态度。4讲授、研讨课程目标1、211连接件计算掌握剪切面、挤压面的的判别方法并进行连接件的实用计算。重、难点：单个连接件的实用计算。德育要求：严谨细致的学习态度。2讲授、研讨课程目标1、212压杆稳定熟练掌握不同杆端约束临界载荷的欧拉公式计算方法；柔度的概念及临界应力总图；压杆稳定计算。重、难点：欧拉公式，临界应力总图，压杆稳定性计算。德育要求：严谨细致的学习态度。4讲授、研讨课程目标1、213复习、机动全面梳理、回顾本课程的所有知识点，帮助学生掌握重点、难点。其中2学时可作为调整用学时，可根据学生对知识点的掌握情况，适当增加某教学内容的学时数。4讲授、答疑课程目标1、2合计56实验课部分：序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1实验讲解必修1.讲解实验室安全要求，实验后整理好实验设备等实验规定。2.讲解实验前的预习要求，熟悉实验目的、内容、方案、步骤、设备操作、数据采集等流程。3.介绍实验结果分析、处理方法及实验报告的撰写要求。2集中授课课程目标3、42扭转试验必修1.测定低碳钢的剪切屈服极限，低碳钢与铸铁的剪切强度极限。2.对比分析低碳钢与铸铁试样受扭转时的变形规律及破坏特征。2验证课程目标3、43弹性模量E的测定必修1.掌握静态电阻应变仪测量的基本原理及接线方法，熟悉静态电阻应变仪的操作规程。2.学会电阻应变片的贴片、焊接及粘贴质量测定。3.设计一种贴片方案，电测等强度梁的弹性模量。4.对比弹性模量的理论值，分析误差原因。4设计课程目标3、44弯曲正应力实验必修1.测试钢梁在纯弯曲时横截面上的正应力分布规律。2.计算相应位置弯曲正应力理论值。进行对比分析，验证弯曲正应力计算公式的正确性。2验证课程目标3、45小专题必修1.寻找生活中的悬臂结构2.生活中如何测量变形以小组为单位，课余完成。一组交一份专题报告（制作PPT讲稿），课内演示、讲解。2实践调查课程目标3、46弯扭组合应力测定必修1.电测法测定薄壁圆筒弯扭组合变形时某点的弯曲正应力、扭转剪应力及剪切剪应力，并和理论值比较。2.了解复杂应力状态下的应力应变分析。2综合课程目标3、47压杆临界压力的测定必修1.观察压杆失稳现象，深入理解压杆失稳概念。2.测定两端铰支压杆的临界压力。2验证课程目标3、4合计16注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法理论课：以课堂集中讲授为主，使用多媒体、板书、动画演示等教学手段，结合分析讨论习题课、课后作业、课堂测验、专题研习、答疑等教学方式共同实施。实验课：课前预习，学生撰写预习报告、实验方案；实验过程中，学生有疑问及时解答；实验后学生上交实验报告，老师批改后下次实验课前讲解实验报告情况。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业、章节测试、课程论文、课堂表现、期末考试组成，可按百分制计分，其中期末考试成绩占50%、平时作业成绩占10%、章节测试成绩占10%、课程论文成绩占5%，课堂表现成绩占10%，实验考核占15%。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）课程目标4（分值）合计1平时作业5500102章节测试5500103课程论文050054课堂表现5500105实验考核00105156期末考试35150050课程目标对应分值5035105100（二）考核与评价标准1.平时作业考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分平时作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识识别、分析土木领域相关专业问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识识别、分析土木领域相关专业问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。利用理论知识对土木领域相关专业问题有一定的识别、分析。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。不能利用理论知识对土木领域相关专业问题进行识别、分析。2.章节测试考核与评价标准根据章节测试题目的作答情况及相应评分标准，给定测验分数（百分制或五分制）。3.课程论文考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课程论文格式规范，符合课程论文写作要求；内容主题明确，符合课程教学内容，有明确的综合分析论点。参考文献充分、正文引用恰当，文献引文格式符合文献标准；无摘录摘抄痕迹，能恰当运用自己的语言组织素材，论点正确。格式符合课程论文写作要求；主题明确，符合课程教学内容，具较好的综合分析论点。参考文献充分、正文能够较好对文献进行引用，文献引文格式基本符合科技期刊论文文献标准；正文主题大部分运用自己的语言组织素材，论点正确。格式符合课程论文写作要求；主题基本明确，较符合课程教学内容，具较好的综合分析论点。参考文献有，文献引文格式基本符合科技期刊论文文献标准；正文有部分摘抄，论点分析较清晰。论文格式不符合课程论文要求，能反映部分主题内容，论文结构不完整，论点分析不清晰，参考文献少，正文没有引用，格式不完全符合科技论文文献标准。4.课堂表现考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课堂表现上课听讲认真，能正确地回答课堂提问，课堂笔记完整、可读性强，与师生的互动性良好。上课听讲认真，能较正确地回答课堂提问，课堂笔记较完整、可读性较强，与师生的互动性一般。上课听讲较认真，能基本正确地回答课堂提问，课堂笔记的完整性一般、可读性一般，与师生的互动性一般。上课听讲不认真，基本不能正确地回答课堂提问，无课堂笔记，无师生互动。5.实验考核与评价标准按实验预习（10%）、实验操作（20%）、小专题（10%）、实验报告（40%）、总结性考核（20%） 进行总评得出。分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分实验预习（10%）（教师依据实验预习报告、实验方案现场提问、打分）1.实验预习认真，有思考；实验方案可行；2.教师提问，指定学生回答，答题好。1.实验预习较认真，有思考；实验方案比较可行；2.指定学生回答，答题较好。1.实验预习一般；实验方案一般可行；2.指定学生回答，答题一般。1.实验预习、实验方案未认真思考；2.指定学生回答较差。实验操作（20%）（教师现场提问、打分）1.实验操作过程规范；不弄虚作假、不故意损坏实验设备；2.有合理的实验数据，不抄袭他人的实验结果；3.参与程度、团队协作、实事求是探索求新好。1.实验操作过程较规范；不弄虚作假、不故意损坏实验设备；2.有合理的实验数据，不抄袭他人的实验结果；3.参与程度、团队协作、实事求是探索求新较好。1.实验操作过程不够规范；不弄虚作假、不故意损坏实验设备；2.有合理的实验数据，不抄袭他人的实验结果；3.参与程度、团队协作、实事求是探索求新一般。1.实验操作过程不规范；弄虚作假、疑似故意损坏实验设备；2.没有合理的实验数据，抄袭他人的实验结果；3.参与程度、团队协作、实事求是探索求新较差。小专题（10%）（每组现场汇报，其他同学之间现场相互打分，必要时教师打分，综合平均后得分）1.收集材料数量丰富，内容合理、正确；2.现场汇报，PPT制作精良，有团队合作过程；3.排版规范；文字说明恰当；创意好；小结适当。1.收集材料数量较丰富，内容较合理、正确；2.现场汇报，PPT制作较精良，有团队合作过程；3.排版较规范；文字说明较恰当；创意较好；小结较适当。1.收集材料数量一般，内容一般；2.现场汇报，PPT制作一般，团队合作一般；3.排版一般；文字说明一般；创意一般；小结一般。1.收集材料数量偏少；2.现场汇报，PPT制作一般，无团队合作；3.排版、文字说明、创意、小结基本达到要求。实验报告（40%）（采用5级记分，总评时折算为百分制。）1.实验报告撰写规范（实验日期、使用仪器，同组成员），图表清楚，数据合理；2.实验报告中的问题讨论能够适当展开，有自己的观点，所得出结论和实验过程联系紧密。1.实验报告撰写较规范（实验日期、使用仪器，同组成员），图表较清楚，数据合理；2.实验报告中的问题讨论能够展开，大部分有自己的观点，所得出结论和实验过程联系较紧密。1.实验报告撰写一般（实验日期、使用仪器，同组成员），图表一般，数据较合理；2.实验报告中的问题讨论能够展开，小部分有自己的观点，所得出结论和实验过程联系一般。1.实验报告撰写基本达到要求（实验日期、使用仪器，同组成员），图表、数据基本合理；2.实验报告中的问题讨论基本能够展开，自己的观点不清。总结性考核（20%）（3项选1）1.

实验理论知识考核：针对实验项目考核实验原理、测试方式、加载方案、数据记录、计算公式、数据处理、安全注意事项等；2.实验方案设计：针对某项测试内容进行实验方案设计（测试方式、加载方案、数据记录、计算公式、数据处理、安全注意事项等）。要求实验原理明确，方案设计合理可操作，计算公式正确；3.实验技能操作：根据已完成的实验内容，教师列出若干操作项目，由学生随机抽取一项，独立完成该项技能操作。要求操作过程规范、步骤正确，实验数据合理、记录完整。独立完成该项