山東大學《材料力學》（4學分）教學大綱

1、材料力學（4學分）教學大綱 一、課程的地位、作用和任務 材料力學是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，在高等工科院校的教學計劃中占有重要地位。 材料力學以先修課程高等數(shù)學、普通物理、理論力學等為基礎(chǔ)，同時又為后續(xù)課程彈性力學、實驗力學、結(jié)構(gòu)力學等其他技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課提供必要的理論基礎(chǔ)。材料力學又是一門密切聯(lián)系工程實際的學科，它的一些基本概念、基本理論和基本方法不僅是學習后續(xù)課的基礎(chǔ)，而且也可以用來解決工程中的實際問題，通過材料力學的學習，要求學生對構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性問題具有明確的基本概念、必要的基礎(chǔ)知識、比較熟練的計算能力、初步的實驗能力和解決工程實際問題的能力。為學習后續(xù)課程和進一步提高分析問題和解決問

2、題的能力奠定必要的力學基礎(chǔ)。二、本課程教學基本內(nèi)容 1. 截面法、內(nèi)力、應力，變形和應變的概念 2. 桿件拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲時的內(nèi)力與內(nèi)力圖。 3. 平面圖形幾何性質(zhì)。 4. 拉壓桿的應力與應變、胡克定律，材料的拉、壓力學性能，剪切胡克定律、切應力互等定理、圓軸扭轉(zhuǎn)應力，對稱彎曲梁的正應力，矩形截面梁的彎曲切應力，剪切與擠壓應的實用計算，應力集中的概念。 5. 拉壓桿的變形，圓軸的扭轉(zhuǎn)變形和剛度條件，用積分法與疊加法分析梁的位移。超靜定問題的概念，簡單超靜定問題。 6. 平面應力狀態(tài)下的應力和應變分析。三向應力狀態(tài)下的最大切應力。廣義胡克定律。常用的強度理論。 7. 組合變形下桿件的強度計算。

3、8. 穩(wěn)定性的概念，軸向受壓桿的臨界載荷與臨界應力。 9. 交變應力與疲勞破壞，持久極限及其影響因素。 10. 應變能與外力功，用能量原理計算位移。 11動載荷下的應力和變形的計算。三、課程的基本要求 （一）緒論 1了解材料力學的任務、強度、剛度和穩(wěn)定性的概念。 2了解材料力學的研究對象、變形固體的基本假設(shè)。 3了解內(nèi)力、應力、應變的概念。 4了解桿件變形的四種基本形式。（二）桿件的內(nèi)力 1熟練掌握截面法計算軸力，畫軸力圖。 2熟練掌握截面法計算扭矩，畫扭矩圖。 3. 理解對稱彎曲的概念。 4熟練掌握截面法計算剪力與彎矩，寫剪力方程與彎矩方程，畫剪力圖與彎矩圖。 5熟練掌握載荷集度、剪力和彎矩

4、之間的微分關(guān)系及其應用。 6. 掌握平面剛架與平面曲桿的內(nèi)力計算。（三）桿件的應力與強度計算 1熟練掌握拉（壓）桿的應力與應變計算，理解胡克定律。 2了解常用材料拉伸和壓縮力學性能及其測試方法。 3理解許用應力、安全因數(shù)和強度條件，熟練進行強度計算。 4理解純剪切的概念，切應力互等定理，剪切胡克定律。 5熟練掌握常用截面的形心、靜矩、慣性矩的計算及平行移軸公式。 6. 熟練掌握圓軸扭轉(zhuǎn)切應力和強度計算。 7. 熟練掌握彎曲正應力和強度計算。 8. 了解矩形截面梁彎曲切應力的概念，掌握強度計算。 9. 了解剪切和擠壓的概念。掌握剪切和擠壓的實用計算方法。（四）桿件的變形 簡單超靜定問題 1熟練掌

5、握拉（壓）桿的變形計算，熟練掌握簡單超靜定問題的求解方法。 2. 熟練掌握圓軸扭轉(zhuǎn)的變形和剛度計算。 3掌握積分法和疊加法求彎曲變形。 4. 熟練掌握用變形比較法解超靜定梁。 5. 掌握桿件的應變能計算。（五）應力狀態(tài)分析? 強度理論 1理解應力狀態(tài)的概念。 2熟練掌握平面應力狀態(tài)分析的解析法和圖解法。 3了解三向應力狀態(tài)的最大應力。 4理解廣義胡克定律并熟練應用。 5了解復雜應力狀態(tài)應變能密度的概念及計算。 6理解強度理論的概念及常用的四種強度理論。（六）組合變形 1熟練掌握拉伸(壓縮)與彎曲、斜彎曲、扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的強度計算，*2. 了解截面核心的概念。（七）壓桿穩(wěn)定 1理解穩(wěn)定性的概

6、念。 2熟練掌握軸向受壓桿臨界載荷與臨界應力的計算，并進行穩(wěn)定性校核。（八）交變應力 1掌握交變應力的概念及描述方法。 2掌握疲勞破壞的特點和破壞原因。 3了解材料的疲勞極限、測定方法及其主要影響因素。 4了解對稱循環(huán)交變應力下的疲勞強度計算。（九）能量法 1熟練掌握桿件在基本變形和組合變形下的變形能計算。 2理解功互等定理和位移互等定理。 3掌握卡氏定理計算位移的方法。 4熟練掌握莫爾定理計算位移的方法。（十）超靜定結(jié)構(gòu)? 1熟練掌握用力法解簡單超靜定結(jié)構(gòu)。 2掌握對稱與反對稱結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。（十一）動載荷 1掌握構(gòu)件作勻加速直線運動或勻速轉(zhuǎn)動時的應力與強度計算。 2熟練掌握沖擊時構(gòu)件的應力、變

7、形和強度計算。說明： 基本要求的高低用下列詞匯區(qū)分：（從高到低）對概念、理論和方法分理解、了解二級；對計算分熟練掌握、掌握和初步掌握三級。帶*號內(nèi)容為選學內(nèi)容，根據(jù)總學時數(shù)由教師決定。四、課程習題 為了幫助學生掌握課程的基本內(nèi)容，培養(yǎng)分析、計算能力，建議課外習題總量為100120題。此外，安排適當數(shù)量的分析討論課也是有益。五、教學實驗（6學時） 實驗一（2學時）材料的力學特性實驗 1實驗內(nèi)容 金屬的拉伸、壓縮及彈性模量E的測定實驗。 2實驗目的： （1）觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸，壓縮過程中的各種現(xiàn)象，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線。 （2）測定低碳鋼拉伸時的屈服應力，抗拉強度，延伸率，截面收縮率。

8、（3）測定低碳鋼壓縮時的屈服應力。 （4）測定鑄鐵在拉伸、壓縮時的抗拉強度與抗壓強度。 （5）觀察斷口外貌，分析破壞原因。 （6）在比例極限內(nèi)驗證胡克定律，測定低碳鋼的彈性模量。 3實驗要求： （1）初步了解萬能試驗機的構(gòu)造原理和操作方法。 （2）初步掌握常用材料力學性能的測定方法。 （3）要求學生認真完成實驗報告。實驗二（2學時）小梁彎曲電測實驗 1實驗內(nèi)容 彎曲正應力實驗 2實驗目的 （1）用電測應力分析方法測定純彎曲梁橫截面上的正應力分布規(guī)律和正應力的實測數(shù)值。 （2）將測試結(jié)果與理論計算結(jié)果比較，驗證彎曲正應力公式。 3實驗要求： （1）了解電測應力分析的基本原理。 （2）掌握電阻應變儀的使用方法。 （3）要求學生認真完成實驗報告。實驗（三）（2學時）彎扭組合電測實驗 1實驗內(nèi)容 彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形應力測定實驗。 2實驗目的 （1）用電測應力分析方法，測定圓截面桿在彎曲和扭轉(zhuǎn)組合作用下的彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)剪切力。 （2）用實驗方法測定平面應力狀態(tài)下，主應力的大小和方向并與理論值比較。 3實驗要求： （1）進一步掌握電測應力分析的基本原理和電阻應變儀的使用方法。 （2）掌握電阻應變儀的電橋連接方法。 （3）要求學生認真完成實驗報告。六、主要參考書 1材料力學 藺海榮 馮維明 虞松主編 國防工業(yè)出版社 2材料力學 美S.鐵摩