《材料力學(xué)》學(xué)習(xí)指導(dǎo)

1、材料力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)一、材料力學(xué)課程的總體把握材料力學(xué)的任務(wù)材料力學(xué)是繼理論力學(xué)之后開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。理論力學(xué)研究物體（剛體）在力的作用下的平衡與運動規(guī)律，材料力學(xué)研究構(gòu)件（變形體）的承載 能力。材料力學(xué)的研究對象為變形固體，且僅限于工程結(jié)構(gòu)中的桿件。所有工程 結(jié)構(gòu)與構(gòu)件均為變形體，而工程結(jié)構(gòu)中桿件受力后多為小變形體，討論小變形體 的平衡問題時，比如：求支反力時，可近似用剛體力學(xué)的理論。大部分工程材料 可近似為連續(xù)、均勻、各向同性（變形固體的理想模型）與完全彈性的理想材料。 構(gòu)件的承載能力表現(xiàn)為三個方面：構(gòu)件抵抗破壞的能力，稱為強度；構(gòu)件抵抗變 形的能力，稱為剛度；構(gòu)件保持原有構(gòu)件形狀的能力，

2、稱為穩(wěn)定性；所以材料力 學(xué)的任務(wù)是在理想材料和小變形的條件下，研究桿件的強度、剛度與穩(wěn)定性。掌握材料力學(xué)的研究方法材料力學(xué)首先研究桿件在四種基本變形下的內(nèi)力、應(yīng)力與變形。計算靜定結(jié) 構(gòu)的內(nèi)力的方法為截面法，要用到剛體力學(xué)的理論，所以要對理論力學(xué)中平衡條 件的靈活應(yīng)用相當(dāng)熟練。討論應(yīng)力與變形時，要從桿件的整體變形與局部變形之間的幾何關(guān)系、應(yīng)力 與應(yīng)變之間的物理關(guān)系、內(nèi)力與應(yīng)力之間的靜力學(xué)關(guān)系三方面入手。其中幾何關(guān) 系是在試驗觀察與假設(shè)條件下建立起來的；物理關(guān)系是通過大量試驗總結(jié)得來 的；靜力學(xué)關(guān)系是由內(nèi)力與應(yīng)力的等效條件通過積分得到的。對于組合變形下的內(nèi)力、應(yīng)力與變形計算，只需要在四種基本變形的

3、基礎(chǔ)上， 利用疊加原理即可。如何解決組合變形下的強度問題，需研究危險截面上危險點 的應(yīng)力狀態(tài)，通過簡單試驗觀察到的各種材料的破壞現(xiàn)象，提出復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下 的破壞假說（強度理論），進而建立強度條件。掌握材料力學(xué)的學(xué)習(xí)方法材料力學(xué)是一門典型的理論與實驗相結(jié)合的課程，其基本概念很多，知識綜 合性較強，題目靈活多變。該課程在基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間，充當(dāng)著紐帶與橋梁的 作用。要學(xué)好材料力學(xué)，不可能一蹴而就，要有吃苦耐勞的精神。為了掌握本課 程的基本概念與重點理論，初學(xué)者應(yīng)全程隨堂聽講，且不可三天打魚、兩天曬網(wǎng)； 為了建立對材料或構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性的感性認識，務(wù)必參加并完成本課 程安排的所有相關(guān)試驗；為

4、了加強并鞏固知識，課后必須認真研習(xí)教材及相關(guān)參 考書，并隨課程進度按時完成相關(guān)的習(xí)題。為了在有限的時間內(nèi)把書本上的知識， 變成自己的知識，就需提高學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)效率。而學(xué)習(xí)能力的高低，不僅意味 著一個人的智力水平的高低，而且取決于學(xué)習(xí)者是否具有持之一恒的學(xué)習(xí)精神， 是否掌握了一套科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。材料力學(xué)研究的問題，都是一些實際結(jié)構(gòu)的抽象模型。要把這些抽象模型和 日常生活中見到的實物加于聯(lián)想對比，認識到材料力學(xué)的內(nèi)容并不是空洞無物的 教條。以便使自己自始至終都有很高的學(xué)習(xí)興趣。課堂上要注意力集中，因為教師有多年的教學(xué)經(jīng)驗，老師在課堂上所講的內(nèi) 容，一定是重點或要點。例如，我們在課前預(yù)習(xí)功課時，往

5、往不知道教材中所講 的重點在何處，當(dāng)用心聽了老師的講解后，會有茅塞頓開的感覺。抓住課堂上的 分分秒秒，就可達到事半功倍的效果。與錄像相匹配的教材與錄像相匹配的教材為孫訓(xùn)方等主編材料力學(xué)（第四版），高等教育出版 社出版。但講課內(nèi)容是根據(jù)應(yīng)用型本科土木類專業(yè)的教學(xué)改革需要有所增減，錄 像以材料力學(xué)教學(xué)大綱的基本要求和近年來應(yīng)用型本科院校的土木類專業(yè)教學(xué) 計劃為依據(jù)，結(jié)合作者多年的教學(xué)實踐與改革的經(jīng)驗進行組織教學(xué)。講課內(nèi)容力求突出以下特色：（1）在內(nèi)容安排上體現(xiàn)土木類專業(yè)的常用材料和常用結(jié)構(gòu)，以講清概念、 強化應(yīng)用為重點。（2）循序漸進，由淺入深，突出培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，將 理論知識融

6、入到實踐訓(xùn)練之中，將知識點和能力要求貫穿于課堂之中，從實際出 發(fā)，使學(xué)生在應(yīng)用中學(xué)習(xí)。（3）注意與后續(xù)課程的銜接，有意識地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和深入研究問題的積 極性。錄像包括13章和一個附錄：分別為緒論及基本概念；軸向拉伸和壓縮；扭 轉(zhuǎn)；平面圖形的幾何性質(zhì)；彎曲應(yīng)力；梁彎曲時的位移；應(yīng)力狀態(tài)與強度理論； 組合變形及連接部分的計算（剪切與擠壓的實用計算）；壓桿穩(wěn)定；彎曲問題的 進一步研究；考慮材料塑性的極限分析；能量方法；動荷載、交變應(yīng)力。以及一個拓展學(xué)習(xí)；3個習(xí)題課和6個實驗。二、材料力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一章緒論及基本概念材料力學(xué)的任務(wù)、主要研究對象、研究方法、內(nèi)力、截面法、應(yīng)力、變形、 應(yīng)變、強度、剛度

7、和穩(wěn)定性的概念?；咀冃??；疽螅簩Σ牧狭W(xué)的基本概念和基本分析方法有明確的認識。明確本門課要干什 么，怎樣干，如何學(xué)好本門課。重點：本課程的性質(zhì)、特點和研究方法。難點：關(guān)于變形固體的基本假設(shè)。第二章軸向拉伸和壓縮拉（壓）桿的內(nèi)力、應(yīng)力和變形，單向胡克定律，材料拉、壓時的力學(xué)性質(zhì)， 拉（壓）桿的強度條件，拉（壓）靜不定，應(yīng)力集中的概念?；疽?1）一般桿類零件簡化為力學(xué)簡圖的初步能力。2）能對受拉（壓）桿件進行外力分析，內(nèi)力計算，內(nèi)力圖的畫法，應(yīng)力計 算，公式的推導(dǎo)與橫截面上應(yīng)力的分布規(guī)律。3）材料在拉（壓）時的力學(xué)性質(zhì)，了解材料力學(xué)實驗的基本方法。對塑性 材料和脆性材料的性質(zhì)有所認識。4

8、）掌握工作應(yīng)力、極限應(yīng)力、許用應(yīng)力與安全系數(shù)的概念。應(yīng)用拉（壓） 桿的強度條件解決工程中的三類問題。5）掌握拉（壓）胡克定律，對拉（壓）桿進行變形的計算。6）了解彈性變形能的概念，能計算拉（壓）桿的變形能。7）拉（壓）靜不定的解法。8）了解應(yīng)力集中的概念。重點：1）拉（壓）桿的外力、內(nèi)力、應(yīng)力、變形計算，胡克定律2）材料的力學(xué)性質(zhì)）拉（壓）桿的強度條件）拉（壓）靜不定的解法難點：1 ）（壓）靜不定變形協(xié)調(diào)方程的建立。2）變性能的性質(zhì)（特點）。3）應(yīng)力集中的概念，圣維南原理。第三章扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)的外力、內(nèi)力、內(nèi)力圖。圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力和變形，剪切胡克定律，切應(yīng) 力互等定理，非圓截面桿扭轉(zhuǎn)的概念，密圓圓柱螺

9、旋彈簧的應(yīng)力和變形?；疽?1）掌握對軸類零件的外力矩計算，內(nèi)力計算，內(nèi)力圖的作法。2）純剪切概念，剪切胡克定律，切應(yīng)力互等定理，圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和變 形公式的推導(dǎo)與計算，扭轉(zhuǎn)軸的強度條件和剛度條件的建立與應(yīng)用。3）了解非圓桿扭轉(zhuǎn)時的特點，開口和閉口薄壁桿件受扭的差異。重點：1）剪切胡克定律，切應(yīng)力互等定理。2）圓軸扭轉(zhuǎn)時應(yīng)力公式的推導(dǎo)和計算，橫截面上應(yīng)力的分布規(guī)律。3）變形的計算公式，圓軸的扭轉(zhuǎn)時強度條件和剛度條件的建立和應(yīng)難點：1）圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上切應(yīng)力計算公式的推導(dǎo)過程。2）非圓截面桿扭轉(zhuǎn)的特點，開口和閉口薄壁桿件受扭的差異。3）受剪面與受擠面的判定。4）密圈圓柱螺旋彈簧的應(yīng)力和變形

10、計算公式的推導(dǎo)過程。附錄A平面圖形的幾何性質(zhì)靜矩、慣性矩、慣性半徑、慣性積、極慣性矩，主軸、形心主軸、形心主慣 矩，平行移軸公式?；緝?nèi)容：1 ）靜矩、慣性矩、慣性半徑、慣性積、極慣性矩的定義。2）矩形、圓形截面慣性矩，慣性半徑的計算，圓形截面極性矩的計算。3）常見截面形心主軸的確定。4）正確應(yīng)用平行移軸公式。重點：1）常見截面慣性矩、慣性半徑計算。2）形心主慣性軸的確定。難點：1）平面圖形幾何性質(zhì)的定義。2）轉(zhuǎn)軸公式。3）形心主慣性軸的確定。第四章彎曲應(yīng)力關(guān)于彎曲內(nèi)力基本要求：1）能用簡便方法列出剪力方程，彎矩方程。畫內(nèi)力圖。2）能根據(jù)q、Fs、M間的微積分關(guān)系，用簡便方法畫剪力圖和彎矩圖3

11、）簡單平面剛架的彎矩圖的畫法。4）了解平面曲桿的彎曲內(nèi)力的求解方法。重點：1）直梁的內(nèi)力方程和內(nèi)力圖。2）常見直梁和簡單平面剛架的彎矩圖。難點：1）剛架的內(nèi)力圖。2）曲桿的內(nèi)力方程。關(guān)于彎曲應(yīng)力梁平面彎曲時的正應(yīng)力，切應(yīng)力。彎曲正應(yīng)力強度條件，彎曲切應(yīng)力強度條 件。彎曲中心的概念。基本要求：1）了解純彎曲時梁橫截面上正應(yīng)力公式的推導(dǎo)過程，應(yīng)力分布規(guī)律，橫 力彎曲時，橫截面上正應(yīng)力計算，彎曲正應(yīng)力強度條件。2）了解橫力彎曲時橫截面上切應(yīng)力公式的推導(dǎo)過程，應(yīng)力分布規(guī)律，彎 曲切應(yīng)力強度條件。3）彎曲中心的概念，能確定常見截面彎曲中心的大致位置。4）掌握提高彎曲強度的一些主要措施。重點：1）彎曲正應(yīng)

12、力公式，彎曲切應(yīng)力公式中符號的意義。2）會應(yīng)用彎曲正應(yīng)力強度條件，彎曲切應(yīng)力強度進行強度計算。難點：1）脆性材料的彎曲強度計算。2）彎曲切應(yīng)力公式的推導(dǎo)過程。3）薄壁截面梁切應(yīng)力流的確定。4）彎曲中心的確定。第五章梁彎曲時的位移撓曲線的微分方程，用積分法和疊加法求梁的變形?；疽螅?）能列寫出撓曲線的微分方程。2）能寫出確定全部積分常數(shù)的條件。3）能畫出撓曲線的大致形狀。4）能根據(jù)已知變形（學(xué)會查表），求相應(yīng)的變形。5）掌握提高彎曲剛度的一些主要措施。重點：1）撓曲線的微分方程的列寫，主要是正確寫出各段的彎矩方程。2）知分幾段、出現(xiàn)多少積分常數(shù)，能寫出確定積分常數(shù)的支座條件、連續(xù) 條件、光滑

13、條件。難點：1）撓曲線的微分方程的推導(dǎo)過程。2）確定積分常數(shù)的條件。第六章簡單的超靜定問題拉壓、扭轉(zhuǎn)超靜定問題，簡單超靜定梁問題。基本要求：1）能掌握簡單超靜定問題的求解思路。2）能熟練掌握簡單拉壓超靜定問題的求解。3）能掌握扭轉(zhuǎn)超靜定問題的求解思路。4）能掌握簡單超靜定梁的求解思路。重點：1）拉壓、扭轉(zhuǎn)超靜定問題，2）簡單超靜定梁問題。難點：1）簡單超靜定的問題的理解2）拉壓、扭轉(zhuǎn)以及簡單超靜定問題的計算求解第七章應(yīng)力狀態(tài)與強度理論平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力和應(yīng)變分析，三向應(yīng)力狀態(tài)下的最大應(yīng)力。廣義胡克 定律。常用強度理論?；疽螅?）能正確地從受力構(gòu)件中取出原始單元體。2）能用解析法和圖解法確

14、定三向特殊應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力。3）單元體最大切應(yīng)力的確定。4）掌握廣義胡克定律。5）對強度理論有明確地認識，掌握常用強度理論的相當(dāng)應(yīng)力，并能將其 應(yīng)用于組合變形下構(gòu)件的強度計算。重點：1）一點出應(yīng)力狀態(tài)的概念。2）主應(yīng)力的計算，單元體最大切應(yīng)力的確定。3）應(yīng)力應(yīng)變分析，廣義胡克定律的應(yīng)用。難點：1）原始單元體的確定。2）極值切應(yīng)力與最大切應(yīng)力的區(qū)別與聯(lián)系。3）強度理論建立的依據(jù)。第八章組合變形及連接部分的計算工程實用計算法、扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形下桿件的強度計算方法基本要求：1）掌握組合變形的分析方法。2）掌握偏心拉伸（壓縮）的特點、在組合變形下桿件的強度計算方法。3）掌握在扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形下桿

15、件的強度計算方法。4）掌握剪切、擠壓、拉伸的實用計算。5）掌握鉚釘組承受的橫向和扭轉(zhuǎn)荷載的實用計算重點：1）扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形下桿件的強度計算方法。2）剪切、擠壓、拉伸的實用計算。3）偏心拉伸（壓縮）的特點、在組合變形下桿件的強度計算方法。難點：1）組合變形的分析方法。2）鉚釘組承受的橫向和扭轉(zhuǎn)荷載的實用計算。第九章：壓桿穩(wěn)定臨界力的概念，失穩(wěn)的概念、歐拉公式的應(yīng)用范圍，柔度，臨界應(yīng)力總圖基本要求：1）理解壓桿穩(wěn)定性的概念。2）掌握細長中心壓直桿臨界力的歐拉公式。3）掌握不同桿端約束下細長壓桿臨界力的歐拉公式。4）掌握壓桿的穩(wěn)定條件和穩(wěn)定因數(shù)。重點：1）細長中心壓直桿臨界力的歐拉公式。2）不同

16、桿端約束下細長壓桿臨界力的歐拉公式。3）壓桿的穩(wěn)定條件和穩(wěn)定因數(shù)。難點：1）長度因數(shù)概念。2）壓桿的合理截面選擇。3）臨界應(yīng)力總圖。第一章：彎曲問題的進一步研究非對稱純彎曲梁的正應(yīng)力，斜彎曲，彎曲中心、塑性變形，等直圓桿扭轉(zhuǎn)時 的極限扭矩，梁的極限彎矩及塑性鉸，能量法，卡氏定理基本要求：1）了解非對稱純彎曲梁的正應(yīng)力的普遍公式。2）熟悉平面彎曲的概念及產(chǎn)生平面彎曲的條件。3）了解兩種材料的組合梁計算方法。4）熟練掌握用卡氏第二定理求梁和結(jié)構(gòu)的位移。重點：1）非對稱純彎曲梁的正應(yīng)力的普遍公式。2）平面彎曲的概念及產(chǎn)生平面彎曲的條件。3）卡氏第二定理。難點：1）廣義彎曲正應(yīng)力公式。2）卡氏第二定理

17、求梁和結(jié)構(gòu)的位移。第二章：考慮材料塑性的極限分析兩種材料的組合梁，塑性變形，等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的極限扭矩，梁的極限彎矩 及塑性鉸，能量法，卡氏定理基本要求：1）了解兩種材料的組合梁計算方法。2）了解梁的極限彎矩。3）了解應(yīng)變能和余能的概念。4）熟練掌握用卡氏第二定理求梁和結(jié)構(gòu)的位移。重點：1）梁的極限彎矩。2）卡氏第二定理求梁和結(jié)構(gòu)的位移。難點：1）卡氏第二定理求梁和結(jié)構(gòu)的位移。2）應(yīng)變能和余能的概念。第三章：能量方法用能量法解超靜定問題，虛位移原理及單位力法，用能量法解超靜定問題舉 例，構(gòu)件作等加速直線運動或等速轉(zhuǎn)動時的動應(yīng)力計算，動靜法，動荷因數(shù)基本要求：1）掌握單位力法計算線彈性結(jié)構(gòu)的位移。

18、2）掌握應(yīng)用能量法求解超靜定問題的方法。3）掌握應(yīng)用動靜法求解構(gòu)件作等加速直線運動或等速轉(zhuǎn)動時的動應(yīng)力。4）掌握動荷因數(shù)計算公式。重點：1）單位力法計算線彈性結(jié)構(gòu)的位移。2）應(yīng)用能量法求解超靜定問題的方法。3）動荷載的概念。難點：1）構(gòu)件作等加速直線運動或等速轉(zhuǎn)動時的動應(yīng)力。2）動荷因數(shù)計算公式。第六章：動荷載、交變應(yīng)力構(gòu)件受沖擊荷載時的動應(yīng)力計算，沖擊動荷因數(shù)，交變應(yīng)力，循環(huán)特征，交 變應(yīng)力下材料的疲勞破壞，疲勞極限基本要求：1）掌握構(gòu)件用沖擊荷載時的動應(yīng)力計算方法。2）熟練掌握沖擊動荷因數(shù)計算公式。3）了解交變應(yīng)力的概念及其基本參數(shù)。4）熟悉構(gòu)件的疲勞強度校核。重點：1）沖擊動荷因數(shù)計算公

19、式。2）構(gòu)件用沖擊荷載時的動應(yīng)力計算方法。3）構(gòu)件的疲勞強度校核。難點：1）材料的疲勞破壞及其特征。2）材料持久極限的概念。3）影響疲勞極限的因素。拓展學(xué)習(xí)：復(fù)合材料梁彎曲時橫截面上的正應(yīng)力復(fù)合材料梁的概念，復(fù)合材料梁彎曲時橫截面上的正應(yīng)力推導(dǎo)基本要求：1）掌握復(fù)合材料梁彎曲時橫截面上的正應(yīng)力推導(dǎo)。2）理解橫截面上中性軸位置和正應(yīng)力分布特征重點：1）復(fù)合材料梁彎曲時橫截面上的正應(yīng)力。難點：1）橫截面上中性軸位置和正應(yīng)力分布特征。習(xí)題課：繪制剪力彎矩圖繪制彎曲內(nèi)力分布圖基本要求：1）結(jié)合微分關(guān)系和截面法熟練掌握彎曲內(nèi)力的繪制。重點：1）結(jié)合微分關(guān)系和截面法熟練掌握彎曲內(nèi)力的繪制。難點：1）結(jié)合微分關(guān)系和截面法熟練掌握彎曲內(nèi)力的繪制。習(xí)題課：平面應(yīng)力狀態(tài)分析平面應(yīng)力狀態(tài)分析及主應(yīng)力基本要求：1）熟練掌握各種應(yīng)力狀態(tài)情況下主應(yīng)力計算。重點：1）各種應(yīng)力狀態(tài)情況下主應(yīng)力計算。難點：1）各種應(yīng)力狀態(tài)情況下主應(yīng)力計算。習(xí)題課：組合變形雙向彎曲和彎扭組合基本要求：1）熟練掌握雙向彎曲和彎扭組合的強度校核。2）理解