材料力學(xué)1課程教學(xué)大綱

1、材料力學(xué)1課程教學(xué)大綱課程名稱：材料力學(xué)（1）英文名稱：Material Mechanics (1)課程編碼：x2071401學(xué)時(shí)數(shù)：64其中實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)：6課外學(xué)時(shí)數(shù)：0學(xué)分?jǐn)?shù)：4.0適用專業(yè)：土木工程一、課程簡介材料力學(xué)(1)是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程內(nèi)容包括桿件軸向拉伸和壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲、組合變形時(shí)的強(qiáng)度、剛度計(jì)算，應(yīng)力狀態(tài)及軸心受壓桿件的穩(wěn)定性的計(jì)算等。通過該課程的學(xué)習(xí)，能運(yùn)用強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性條件對桿件進(jìn)行校核、截面設(shè)計(jì)及載荷確定等簡單計(jì)算工作；初步了解材料的機(jī)械性能及材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識和操作技能。能夠?qū)?gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題具有明確的基本概念，掌握必要的力

2、學(xué)基礎(chǔ)知識，具有熟練的力學(xué)計(jì)算能力和工程結(jié)構(gòu)計(jì)算能力。為結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、鋼結(jié)構(gòu)基本原理等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)設(shè)計(jì)要求關(guān)系表課程目標(biāo)畢業(yè)要求1. 了解平面桿系結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力和應(yīng)力的基本概念；熟練掌握桿件內(nèi)力計(jì)算、應(yīng)力分析和變形計(jì)算的基本原理、基本方法，提高學(xué)生的力學(xué)計(jì)算能力；掌握靜定結(jié)構(gòu)和簡單超靜定結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生掌握必要的力學(xué)基礎(chǔ)知識。1.3能夠嚴(yán)謹(jǐn)推理復(fù)雜工程問題對應(yīng)的分析模型的正確性，并能正確求解模型。2. 培養(yǎng)學(xué)力學(xué)分析和力學(xué)計(jì)算能力；熟練掌握構(gòu)件強(qiáng)度條件和剛度條件及其應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生一般工程結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算能力；一般掌握壓桿的穩(wěn)定性分析；了

3、解金屬材料的機(jī)械性能，培養(yǎng)學(xué)生具有材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能。4.2能夠根據(jù)土木工程復(fù)雜問題的特性和研究目的，選擇正確的技術(shù)路線，設(shè)計(jì)可行的試驗(yàn)方案，能采用科學(xué)的試驗(yàn)方法安全地進(jìn)行試驗(yàn)，獲得對土木工程復(fù)雜問題進(jìn)行研究所需的有效數(shù)據(jù)。三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)（一）緒論及基本概念教學(xué)內(nèi)容：材料的力學(xué)性能基本概念；桿件及桿件基本變形概念?；疽螅豪斫獠牧系牧W(xué)性能基本概念；掌握桿件基本變形。重點(diǎn)：桿件基本變形難點(diǎn)：桿件基本變形（二）軸向拉伸和壓縮教學(xué)內(nèi)容：截面法繪制軸力圖；拉壓桿橫截面上正應(yīng)力計(jì)算；強(qiáng)度校核及強(qiáng)度條件的應(yīng)用；材料的拉伸和壓縮性質(zhì)；軸向拉壓變形量計(jì)算?；疽螅菏炀氄莆战孛娣?/p>

4、求解軸力、軸力圖的繪制和橫截面應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核；掌握斜截面應(yīng)力計(jì)算、虎克定律、拉壓桿的變形；正確理解材料在拉伸、壓縮時(shí)的力學(xué)性質(zhì)；一般了解應(yīng)力集中問題。重點(diǎn)：截面法求解軸力、軸力圖的繪制和橫截面應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核難點(diǎn)：截面法求解軸力、軸力圖的繪制（三）扭轉(zhuǎn)教學(xué)內(nèi)容：繪制扭矩圖；各種桿件橫截面上應(yīng)力計(jì)算和變形計(jì)算；強(qiáng)度、剛度條件及應(yīng)用?；疽螅菏炀氄莆战孛娣ㄇ蠼馀ぞ亍⒗L制扭矩圖、實(shí)心圓截面桿受扭橫截面應(yīng)力計(jì)算；熟練掌握強(qiáng)度、剛度條件及相關(guān)計(jì)算；掌握薄壁圓管扭轉(zhuǎn)橫截面上應(yīng)力計(jì)算、空心圓截面桿的應(yīng)力計(jì)算、切應(yīng)力互等定律、強(qiáng)度、剛度計(jì)算；正確理解剪切胡克定律、應(yīng)力分析、自由扭矩。重點(diǎn)：截面法求解扭

5、矩、繪制扭矩圖及桿件橫截面應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核、剛度校核難點(diǎn)：桿件橫截面應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核、剛度校核（四）彎曲應(yīng)力教學(xué)內(nèi)容：剪力圖和彎矩圖的繪制；桿件橫截面上正應(yīng)力和切應(yīng)力計(jì)算；強(qiáng)度校核及強(qiáng)度條件的應(yīng)用?；疽螅菏炀氄莆樟旱膬?nèi)力計(jì)算、內(nèi)力圖作法、矩形截面梁和各種型鋼截面梁彎曲應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核；掌握彎矩、剪力、荷載集度的關(guān)系；一般了解提高梁彎曲強(qiáng)度的主要措施。重點(diǎn)：梁的內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力圖作法、矩形截面梁彎曲應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核難點(diǎn)：梁的內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力圖作法、矩形截面梁彎曲應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核（五）梁彎曲時(shí)的位移教學(xué)內(nèi)容：積分法和疊加法求解梁的位移；剛度校核及剛度條件的應(yīng)用?；疽螅菏炀氄莆寨B加法計(jì)

6、算梁的變形及剛度條件的應(yīng)用；一般掌握積分法計(jì)算變形；正確理解撓曲線微分方程。重點(diǎn)：疊加法計(jì)算梁的變形及剛度條件的應(yīng)用難點(diǎn)：疊加法計(jì)算梁的變形及剛度條件的應(yīng)用（六）簡單的超靜定問題教學(xué)內(nèi)容：拉壓超靜定和簡單超靜定梁的內(nèi)力、應(yīng)力計(jì)算?；疽螅菏炀氄莆绽瓑撼o定和簡單超靜定梁的內(nèi)力、應(yīng)力計(jì)算。重點(diǎn)：拉壓超靜定和簡單超靜定梁內(nèi)力、應(yīng)力計(jì)算難點(diǎn)：拉壓超靜定和簡單超靜定梁內(nèi)力、應(yīng)力計(jì)算（七）應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論教學(xué)內(nèi)容：主應(yīng)力、主平面的基本概念；平面應(yīng)力狀態(tài)分析（解析法、圖解法）；強(qiáng)度理論及其應(yīng)用?；疽螅豪斫庹莆罩鲬?yīng)力、主平面的基本概念，平面應(yīng)力狀態(tài)分析（解析法、圖解法）；掌握應(yīng)力狀態(tài)的概念；熟練掌握

7、強(qiáng)度理論及其應(yīng)用。重點(diǎn)：應(yīng)力狀態(tài)的概念、強(qiáng)度理論及其應(yīng)用難點(diǎn)：應(yīng)力狀態(tài)的概念、強(qiáng)度理論及其應(yīng)用（八）組合變形教學(xué)內(nèi)容：斜彎曲、拉（壓）與彎曲的組合作用與強(qiáng)度計(jì)算?；疽螅赫莆战M合變形的概念；熟練掌握斜彎曲、拉（壓）與彎曲的組合作用與強(qiáng)度計(jì)算。重點(diǎn)：斜彎曲、拉（壓）與彎曲的組合作用與強(qiáng)度計(jì)算難點(diǎn)：斜彎曲作用與強(qiáng)度計(jì)算（九）壓桿穩(wěn)定教學(xué)內(nèi)容：壓桿穩(wěn)定基本概念；歐拉公式、臨界力、臨界應(yīng)力、壓桿穩(wěn)定實(shí)用計(jì)算?；疽螅赫莆諌簵U穩(wěn)定基本概念，熟練掌握歐拉公式、臨界力、臨界應(yīng)力、壓桿穩(wěn)定實(shí)用計(jì)算。重點(diǎn)：歐拉公式、壓桿穩(wěn)定實(shí)用計(jì)算難點(diǎn)：壓桿穩(wěn)定實(shí)用計(jì)算（十）截面的幾何性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容：靜矩、形心、慣性矩基本概

8、念及其計(jì)算；慣性矩平行移軸、組合截面慣性矩的計(jì)算；慣性積、主慣性矩、轉(zhuǎn)軸公式?；疽螅赫莆侦o矩、形心、慣性矩基本概念及其計(jì)算；熟練掌握慣性矩平行移軸、組合截面慣性矩的計(jì)算；一般了解慣性積、主慣性矩、轉(zhuǎn)軸公式。重點(diǎn)：靜矩、形心、慣性矩計(jì)算難點(diǎn)：組合截面慣性矩計(jì)算四、教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配序號主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時(shí)分配輔導(dǎo)答疑比例1緒論及基本概念1-1 材料力學(xué)的任務(wù)1-2 材料力學(xué)發(fā)展概述1-3 可變形固體的性質(zhì)及其基本假設(shè)1-4 材料力學(xué)主要研究對象(桿件)的幾何特征1-5 桿件變形的基本形式講授22：12軸向拉伸和壓縮2-1 軸向拉伸和壓縮的概念2-2 內(nèi)力截面法軸力及軸力圖2-3 應(yīng)力拉(

9、壓)桿內(nèi)的應(yīng)力2-4 拉(壓)桿的變形-胡克定律2-5 拉(壓)桿內(nèi)的應(yīng)變能2-6 材料在拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性能2-7 強(qiáng)度條件安全因數(shù)許用應(yīng)力2-8 應(yīng)力集中的概念講授+實(shí)驗(yàn)82：13扭轉(zhuǎn)3-1 概述3-2 薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)3-3 傳動軸的外力偶矩扭矩及扭矩圖3-4 等直圓桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度條件3-5 等直圓桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形剛度條件3-6 等直圓桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)變能3-7 等直非圓桿自由扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形3-8 開口和閉口薄壁截面桿自由扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形講授+實(shí)驗(yàn)82：14彎曲應(yīng)力4-1 對稱彎曲的概念及梁的計(jì)算簡圖4-2 梁的剪力和彎矩剪力圖和彎矩圖4-3 平面剛架和曲桿的內(nèi)力圖4-4 梁橫截面上

10、的正應(yīng)力梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件4-5 梁橫截面上的切應(yīng)力梁的切應(yīng)力強(qiáng)度條件4-6 梁的合理設(shè)計(jì)講授42：15梁彎曲時(shí)的位移5-1 梁的位移撓度及轉(zhuǎn)角5-2 梁的撓曲線近似微分方程及其積分5-3 按疊加原理計(jì)算梁的撓度和轉(zhuǎn)角5-4 奇異函數(shù)梁撓曲線的初參數(shù)方程5-5 梁的剛度校核提高梁的剛度的措施5-6 梁內(nèi)的彎曲應(yīng)變能講授+實(shí)驗(yàn)162：16簡單的超靜定問題6-1 超靜定問題及其解法6-2 拉壓超靜定問題6-3 簡單超靜定梁講授62：17應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論7-1 概述7-2 平面應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力分析主應(yīng)力7-3 空間應(yīng)力狀態(tài)的概念7-4 應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系7-5 空間應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度7-6 強(qiáng)度

11、理論及其相當(dāng)應(yīng)力7-7 莫爾強(qiáng)度理論及其相當(dāng)應(yīng)力7-8 各種強(qiáng)度理論的應(yīng)用講授42：18組合變形8-1 概述8-2 兩相互垂直平面內(nèi)的彎曲8-3 拉伸(壓縮)與彎曲講授42：19壓桿穩(wěn)定9-1 壓桿穩(wěn)定性的概念9-2 細(xì)長中心受壓直桿臨界力的歐拉公式9-3 不同桿端約束下細(xì)長壓桿臨界力的歐拉公式壓桿的長度因數(shù)9-4 歐拉公式的應(yīng)用范圍臨界應(yīng)力總圖9-5 實(shí)際壓桿的穩(wěn)定因數(shù)9-6 壓桿的穩(wěn)定計(jì)算壓桿的合理截面講授42：110附錄I截面的幾何性質(zhì)I-1 截面的靜矩和形心位置I-2 極慣性矩慣性矩慣性積I-3 慣性矩和慣性積的平行移軸公式組合截面的慣性矩和慣性積I-4 慣性矩和慣性積的轉(zhuǎn)軸公式截面的

12、主慣性軸和主慣性矩重講授82：164五、課堂其他教學(xué)環(huán)節(jié)的要求作業(yè)要求：完成授課教師布置的課后作業(yè)。實(shí)驗(yàn)要求：完成低碳鋼和鑄鐵拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)及純彎曲梁的正應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，共計(jì)6學(xué)時(shí)。六、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的先修課程：理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等。本課程的后續(xù)課程：結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、鋼結(jié)構(gòu)基本原理等。七、建議教材及教學(xué)參考書目1.材料力學(xué)，單輝禇，高等教育出版社，2016。2.材料力學(xué)，劉鴻文，高等教育出版社，2017。3.材料力學(xué)I，孫訓(xùn)方等，高等教育出版社，2018。八、課程考核方式與成績評定辦法本課程是考試課。實(shí)驗(yàn)成績占10%，平時(shí)成績占40%，

13、期末閉卷考試占50%，60分及格。評價(jià)項(xiàng)目評價(jià)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)平時(shí)成績（40分）考勤及課堂表現(xiàn)隨堂測試作業(yè)1了解平面桿系結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力和應(yīng)力的基本概念；熟練掌握桿件內(nèi)力計(jì)算、應(yīng)力分析和變形計(jì)算的基本原理、基本方法，提高學(xué)生的力學(xué)計(jì)算能力；掌握靜定結(jié)構(gòu)和簡單超靜定結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生掌握必要的力學(xué)基礎(chǔ)知識。2培養(yǎng)學(xué)力學(xué)分析和力學(xué)計(jì)算能力；熟練掌握構(gòu)件強(qiáng)度條件和剛度條件及其應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生一般工程結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算能力；一般掌握壓桿的穩(wěn)定性分析；了解金屬材料的機(jī)械性能，培養(yǎng)學(xué)生具有材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能。實(shí)驗(yàn)成績（10分）實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)報(bào)告2培養(yǎng)學(xué)力學(xué)分析和力學(xué)計(jì)算能力；熟練掌握構(gòu)件強(qiáng)度條件和剛度條件及其應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生一般工程結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算能力；一般掌握壓桿的穩(wěn)定性分析；了解金屬材料的機(jī)械性能，培養(yǎng)學(xué)生具有材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能。課程考試（