材料力学课程教学大纲

《材料力学》课程教学大纲课程名称：材料力学课程代码：课程性质：必修课程类别：专业必修课开课班级：学时/学分：教材名称：参考书目：授课教师：姓名：职称：电话：E-mail：答疑辅导方式及时间：课间集中解答及网上答疑课程基本情况：总学时：其中：授课学时：实验学时：1、课程性质：专业必修课2、适用专业：机械本科3、先修课程：高等数学、大学物理、工程制图、理论力学4、考核形式：考试5、教学环境：采用多媒体投影教室教学1、课程的目的与任务材料力学是由基础理论课过度到专业课程的技术基础课。通过该课程的学习，要求学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念、必要的基础知识、比较熟练的计算能力、一定的分析能力和初步的实验能力。2、适应的专业与层次本大纲适用于四年制、本科生机械类专业。系必修课程。3、课程内容与要求(Ⅰ)课程内容的重点、难点第一章绪论第一节材料力学的任务第二节变形固体的基本假设第三节外力及其分类第四节内力、截面法和应力的概念第五节变形与应变第六节杆件变形的基本形式重点讲解内力、应力和应变的概念和胡克定律。介绍本课程重点内容及学习方法。第二章拉伸、压缩与剪切第一节轴向拉伸与压缩的概念和实例第二节轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力第三节直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力第四节材料拉伸时的力学性能第五节材料压缩时的力学性能第六节*温度和时间对材料力学性能的影响第七节失效、安全因数和强度计算第八节轴向拉伸或压缩时的变形第九节轴向拉伸或压缩的应变能第十节拉伸、压缩超静定问题第十一节*温度应力和装配应力第十二节*应力集中的概念第十三节剪切和挤压的实用计算重点讲解轴向拉（压）杆内力（internalforces）、应力（stress）以及强度（strength）计算的概念，截面法（methodofsections）在求解拉（压）杆内力中的具体应用。详细介绍材料在拉伸与压缩时的力学性能（mechanicalproperties）。重点讲解轴向拉（压）杆的应变（strain）和变形（deformation）计算公式。深入分析节点位移和拉（压）超静定问题的计算方法。对拉压与剪切应变能作一般性介绍。对斜截面上的应力、应力集中的概念及连接部分的强度计算作一般性介绍。第三章扭转第一节扭转的概念和实例第二节外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图第三节纯剪切第四节圆轴扭转时的应力第五节圆轴扭转时的变形重点讲解圆轴扭转（torsion）时的应力和变形（deformation）计算，强度和刚度（stiffness）条件。对非圆截面轴扭转及薄壁杆扭转作简单介绍。第四章弯曲内力第一节弯曲的概念和实例第二节受弯杆件的简化第三节剪力和弯矩第四节剪力方程和弯矩方向，剪力图和弯矩图第五节载荷集度、剪力和弯矩间的关系第六节平面曲杆的弯曲内力重点讲解梁的内力及其计算方法，剪力图（shearforcediagram）和弯矩图（bendingmomentdiagram）的画法。介绍平面弯曲概念，剪力、弯矩方程的写法。利用弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系画弯矩图作为难点仔细讲解，反复训练。第五章弯曲应力第一节纯弯曲第二节纯弯曲时的正应力第三节横力弯曲（剪切弯曲）时的正应力第四节弯曲切应力第五节*关于弯曲理论的基本假设第六节提高弯曲强度的措施梁在纯弯曲（purebending）时的正应力（normalstress）计算，梁的强度校核（checkthestrength）。介绍梁横截面上的切应力，合理截面问题，拉（压）弯组合时的强度计算。一般介绍截面核心的概念。第六章弯曲变形第一节工程中的弯曲变形问题第二节挠曲线的微分方程第三节用积分法求弯曲变形第四节用叠加法求弯曲变形第五节提高弯曲刚度的一些措施重点讲解梁的挠度（deflection）和转角（angleofrotation），梁的挠曲线近似微分方程（approximatelydifferentialequationofthedeflectioncurve）。详细介绍用积分法、叠加法求梁的挠度和转角，梁的刚度校核，简单超静定梁计算。一般介绍提高弯曲刚度的措施。第七章应力、应变状态分析强度理论第一节应力状态概述第二节二向和三向应力状态实例第三节二向应力状态分析——解析法第四节二向应力状态分析——图解法第五节*三向应力状态第六节平面应变状态分析第七节广义胡克定律第八节强度理论概述第九节四种常用强度理论重点讲解应力状态（stateofstrain）的概念，主应力（principalstress）和主平面（principalplanes）。较详细介绍平面应力状态下的应力分析，三向应力圆，最大剪应力，广义胡克定律。一般介绍平面应力状态下的应变分析，形状改变比能的概念。重点讲解强度理论（theoryofstrength）的概念，详细介绍最大拉应力理论，最大拉应变理论，最大剪应力理论，形状改变比能理论。一般介绍相当应力的概念、其它强度理论及强度理论的适用范围。第八章组合变形第一节组合变形和叠加原理第二节拉伸或压缩与弯曲的组合第三节*偏心压缩和截面核心第四节扭转与弯曲的组合变形重点讲解弯扭组合时的强度计算问题。第九章压杆稳定第一节压杆稳定的概念第二节两端铰支细长压杆的临界压力第三节其它支座条件下细长压杆的临界压力第四节欧拉公式的适用范围，经验公式第五节压杆的稳定校核第六节提高压杆稳定性的措施重点讲解压杆稳定性（stability）概念，压杆临界力（criticalload）的计算公式-----欧拉公式，压杆稳定性校核。较详细介绍压杆柔度的概念，欧拉公式适用的范围，临界应力总图。定性介绍提高压杆稳定性的措施。第十章*动载荷第一节第一节概述第二节第二节动静法的应用第三节第三节杆件受冲击时的应力和变形一般介绍冲击应力问题。第十一章*交变应力第一节第一节交变应力与疲劳失效第二节第二节交变应力的循环特征应力幅和平均应力第三节第三节持久极限（疲劳极限）第四节第四节影响持久极限的因素第五节第五节对称循环下构件的疲劳强度计算第六节第六节持久极限曲线第七节第七节非对称循环下构件的疲劳强度计算第八节第八节弯扭组合交变应力的强度计算一般性介绍。第十三章*能量法第一节第一节概述第二节第二节杆件应变能的计算第三节第三节应变能的普遍表达式第四节第四节互等定理第五节第五节卡氏定理（SecondCastigliano’sTheorem）第六节第六节虚功原理第七节第七节单位载荷法，莫尔积分第八节第八节计算莫尔积分的图乘法重点讲解应变能（strainenergy）的概念、卡氏第二定理和单位载荷法。一般介绍余能的概念及虚功原理。附录I平面图形的几何性质第一节第一节静矩和形心第二节第二节惯性矩和惯性半径第三节第三节惯性积第四节第四节平行移轴公式第五节第五节转轴公式与主惯性轴一般介绍静矩、惯矩的定义和计算方法，惯性半径的概念，平行移轴公式。介绍主惯性轴和主惯性矩，形心主轴和形心主惯矩等的定义和计算方法。一般介绍惯积，转轴公式。（2）课程要求a.对材料力学的基本概念和基本分析方法有正确认识。b.具有将杆件、零构件简化为力学简图的初步能力，能分析杆件的内力，并作出相应的内力图。（特别是剪力图和弯矩图。）c.能分析杆件的应力、变形，进行强度和刚度计算。d.熟练掌握简单超静定问题的求解方法。e.对应力状态理论和强度理论有明确认识，并能进行组合变形下杆件的强度计算。f.能分析简单压杆的临界荷载，并进行稳定性校核等计算。g.对能量法的有关基本原理有明确认识，并熟练地掌握一种计算位移的能量方法。h.对常用材料的基本力学性质及其测试方法有初步认识，对电测应力有初步了解。4、教学模式本课程以课堂教学（包括多媒体教学手段）为主，辅以计算机辅助课件（CAI）。5、考核形式考核形式：该课程考试以闭卷笔试为主，参考平时成绩，平时成绩50%。考核内容与结构：应要覆盖大纲的全部内容。6、学时分配表章节内容课时备注第一章绪论第一节第二节第三节第四节第五节第六节材料力学的任务变形固体的基本假设外力及其分类内力、截面法和应力的概念变形与应变杆件变形的基本形式22第二章拉伸、压缩第一节第二节第三节第四节第五节*第六节第七节*第八节第九节轴向拉伸与压缩的概念和实例轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力材料拉伸时的力学性能材料压缩时的力学性能失效、安全因数和强度计算轴向拉伸或压缩时的变形温度应力和装配应力应力集中的概念222*部分为选讲内容第三章扭转第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节扭转的概念和实例外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图纯剪切圆轴扭转时的应力圆轴扭转时的变形圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形非圆截面杆扭转的概念222第四章弯曲内力第一节第二节第三节第四节第五节第六节弯曲的概念和实例受弯杆件的简化剪力和弯矩剪力方程和弯矩方向，剪力图和弯矩图载荷集度、剪力和弯矩间的关系静定刚度及平面曲杆的弯曲内力222第一章—第四章习题课2第五章弯曲应力第一节第二节第三节第四节*第五节第六节纯弯曲纯弯曲时的正应力横力弯曲（剪切弯曲）时的正应力弯曲切应力关于弯曲理论的基本假设提高弯曲强度的措施222第六章梁的位移第一节第二节第三节第四节第五节工程中的弯曲变形问题挠曲线的微分方程用积分法求弯曲变形用叠加法求弯曲变形提高弯曲刚度的一些措施222第五章—第六章习题课2第七章连接件的计算第一节第二节剪切的实用计算挤压的实用计算22第八章应力状态分析第一节第二节第三节第四节第五节*第六节*第七节第八节应力状态概述二向和三向应力状态实例二向应力状态分析——解析法二向应力状态分析——图解法三向应力状态位移与应变分量平面应变状态分析广义胡克定律222第九章强度理论第一节第二节第三节强度理论概述四种常用强度理论莫尔强度理论22第十章组合变形第一节第二节*第三节第四节组合变形和叠加原理拉伸或压缩与弯曲的组合偏心压缩和截面核心扭转与弯曲的组合变形222第九章压杆稳定第一节第二节第三节第四节第五节第六节压杆稳定的概念两端铰支细长压杆的临界压力其它支座条件下细长压杆的临界压力欧拉公式的适用范围，经验公式压杆的稳定校核提高压杆稳定性的措施22第八章—第十章习题课2附录I平面图形的几何性质第一节第二节第三节第四节第五节静矩和形心惯性矩和惯性半径惯性积平行移轴公式转轴公式与主惯性轴2机动4合计707、教材与参考书教材：材料力学，高等教育出版社,第四版，2004参考书：单辉祖·材料力学（Ⅰ）、（Ⅱ），高等教育出版社,1999苏翼林·材料力学，高等教育出版社,1987第二版袁海庆·材料力学，武汉工业大学出版社,2000范钦珊·工程力学教程，高等教育出版社,1998孙训方，方孝淑，关来泰·材料力学(上、下)，高等教育出版社,1994第三版BeerFP,JohntonER.Mechanicsofmaterials.2nded.NewYork:McGraw-Hill,1992大纲制定:审定：