材料力學(xué)教學(xué)大綱

材料力學(xué)教學(xué)大綱課程名稱：材料力學(xué)MechanicsofMaterials課程編碼：A1071學(xué)分：4.5總學(xué)時：72（含8學(xué)時實驗教學(xué)）適用專業(yè)：土木工程先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)材料力學(xué)是一門工科類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是繼理論力學(xué)后的又一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的任務(wù)是：將工程結(jié)構(gòu)和機械中的簡單構(gòu)件簡化為一維桿件，計算桿中的應(yīng)力、變形并研究桿的穩(wěn)定性，以保證結(jié)構(gòu)能承受預(yù)定的載荷；選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀⒔孛嫘螤詈统叽?，以便設(shè)計出既安全又經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機械零件。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握等直桿件的強度、剛度及軸心受壓桿件的穩(wěn)定性的計算等；能運用強度、剛度及穩(wěn)定性條件對桿件進行校核、截面設(shè)計及載荷確定等簡單計算工作；初步了解材料的機械性能及材料力學(xué)實驗的基本知識和操作技能。二、教學(xué)基本要求了解材料力學(xué)研究的基本任務(wù)，四種基本變形基本概念，受力特點以及外力、內(nèi)力、應(yīng)力及變形的相互關(guān)系；了解復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)、強度理論及組合變形的基本概念；了解動載荷及交變應(yīng)力作用下材料變形特性。理解材料四種基本變形特征及相互內(nèi)在聯(lián)系；理解復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下材料強度理論與單向載荷下之間的區(qū)別；理解動荷載、交變應(yīng)力與靜載作用下材料變形內(nèi)在關(guān)系。掌握四種基本變形形式內(nèi)力計算、內(nèi)力圖畫法、應(yīng)力和應(yīng)變的計算以及強度和剛度校核；掌握復(fù)雜應(yīng)力下主應(yīng)力計算、會利用強度理論校核組合變形下材料的強度；掌握壓桿穩(wěn)定性校核；掌握動荷載、交變應(yīng)力作用下材料的應(yīng)力應(yīng)變計算。三、教學(xué)內(nèi)容材料力學(xué)（I）緒論及基本概念(2學(xué)時)§1-1材料力學(xué)的任務(wù)1學(xué)時§1-2材料力學(xué)與生產(chǎn)實踐的關(guān)系§1-3可變形固體的性質(zhì)及其基本假設(shè)§1-4桿件的幾何特性1學(xué)時§1-5桿件變形的基本形式軸向拉伸與壓縮(6學(xué)時)?！?-1軸向拉伸和壓縮的概念2學(xué)時§2-2內(nèi)力·截面法·及軸力圖§2-3應(yīng)力·拉(壓)桿內(nèi)的應(yīng)力2學(xué)時§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的力學(xué)性能2學(xué)時§2-7強度條件·安全因數(shù)·許用應(yīng)力§2-8應(yīng)力集中的概念扭轉(zhuǎn)(6學(xué)時)§3-1概述2學(xué)時§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)時的應(yīng)力·強度條件2學(xué)時§3-5等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的變形·剛度條件2學(xué)時§3-6等直圓桿扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)變能彎曲應(yīng)力(12學(xué)時)§4-1對稱彎曲的概念及梁的計算簡圖2學(xué)時§4-2梁的剪力和彎矩·剪力圖和彎矩圖6學(xué)時§4-3平面剛架和曲桿的內(nèi)力圖§4-4梁橫截面上的正應(yīng)力·梁的正應(yīng)力強度條件2學(xué)時§4-5梁橫截面上的切應(yīng)力·梁的切應(yīng)力強度條件2學(xué)時§4-6梁的合理設(shè)計梁彎曲時的位移(6學(xué)時)§5-1梁的位移——撓度和轉(zhuǎn)角2學(xué)時§5-2梁的撓曲線近似微分方程及其積分§5-3按疊加原理計算梁的撓度和轉(zhuǎn)角3學(xué)時§5-5梁的剛度校核·提高梁的剛度的措施1學(xué)時§5-6梁內(nèi)的彎曲應(yīng)變能簡單的超靜定問題(4學(xué)時)§6-1超靜定問題及其解法2學(xué)時§6-2拉壓超靜定問題§6-3扭轉(zhuǎn)超靜定問題2學(xué)時§6-4簡單超靜定梁應(yīng)力狀態(tài)和強度理論(6學(xué)時)§7-1概述4學(xué)時§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1學(xué)時§7-5空間應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度1學(xué)時§7-6強度理論及其相當(dāng)應(yīng)力組合變形及連接部分的計算(8學(xué)時)§8-1概述2學(xué)時§8-2兩相互垂直平面內(nèi)的彎曲§8-3拉伸（壓縮）與彎曲2學(xué)時§8-4扭轉(zhuǎn)與彎曲2學(xué)時§8-5連接件的實用計算法2學(xué)時§8-6鉚釘和螺栓連接的計算壓桿穩(wěn)定(4學(xué)時)?！?-1壓桿穩(wěn)定性的概念2學(xué)時§9-2細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2學(xué)時§9-5實際壓桿的穩(wěn)定因數(shù)§9-6壓桿的穩(wěn)定計算·壓桿的合理截面材料力學(xué)（II）（1）第三章能量法(6學(xué)時)§3－1概述2學(xué)時§3－2應(yīng)變能·余能§3－3卡氏定理2學(xué)時§3－4用能量法解超靜定系統(tǒng)2學(xué)時（2）第六章動荷載和交變應(yīng)力(2學(xué)時，機動)§6－1概述1學(xué)時§6－2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§6－3構(gòu)件受沖擊荷載作用時的動應(yīng)力計算1學(xué)時四、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)1、實驗的目的與任務(wù)：材料力學(xué)實驗是材料力學(xué)理論課的一個重要環(huán)節(jié)。它占有材料力學(xué)理論課一定比例（十分之一）的學(xué)時數(shù)，所面對的學(xué)生均為工科系列學(xué)生，水環(huán)學(xué)院主要是水利水電工程專業(yè)、環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)水利工程、水文水資源等專業(yè)的學(xué)生，他們將來要在工程、建筑、機械制造等方面發(fā)揮作用，施展才能。通過本實驗，首先學(xué)生可以加深理論課的認識，起到理論―實踐―再理論的良形循環(huán)。本實驗加強學(xué)生對基本理論理解的目的。再者學(xué)生親自動手工操作，培養(yǎng)學(xué)生具有較強的實際動手能力，敏銳的觀察能力，獨力思考問題與解決問題的能力，對實驗成果的統(tǒng)計與分析能力，通過從單一驗證到綜合設(shè)計型的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生掌握主要儀器設(shè)備和方法，具有獨立完成主要專業(yè)實驗及獨立設(shè)計實驗方案的能力,給他們提供了充分發(fā)揮智慧和才能的空間。2、實驗的基本要求：（1）要求學(xué)生加深理論的認識。將理論所學(xué)的結(jié)論和定律在實驗室得到驗證。進一步鞏固和掌握理論知識。（2）學(xué)生首先到實驗室預(yù)約試驗時間，實驗教師布置試驗項目，告訴學(xué)生要預(yù)習(xí)的內(nèi)容。（3）學(xué)生安儀器設(shè)備臺套數(shù)進行分組，自己動手，大家配合，分工合作，完成實驗。實驗結(jié)束后，要求學(xué)生簽到，操作簽字。3、實驗內(nèi)容與學(xué)時分配：序號實驗項目內(nèi)容提要學(xué)時實驗性質(zhì)備注演示驗證設(shè)計綜合必做選做1金屬拉伸試驗測定材料的拉伸屈服應(yīng)力、強度應(yīng)力、截面收縮率、延伸率2※※2金屬壓縮試驗測定材料的強度應(yīng)力1※※3測G試驗測定材料的剪切彈性模量1※※4扭轉(zhuǎn)試驗測定材料的剪切屈服應(yīng)力強度應(yīng)力1※※5測E試驗測定材料拉伸彈性模量1※※6彎曲試驗測定梁彎曲正應(yīng)力2※※7彎扭組合試驗測定材料玩扭組合的主應(yīng)力大小和方向3※※五、本課程對畢業(yè)要求的貢獻本課程對《結(jié)構(gòu)力學(xué)》等力學(xué)課程、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到重要基礎(chǔ)作用，對提高學(xué)生的工程科學(xué)應(yīng)用能力、土木工程技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用能力和解決土木工程實際問題能力有直接貢獻。六、教學(xué)參考書：（1）孫訓(xùn)方主編.《材料力學(xué)》Ⅰ、Ⅱ冊，（第五版）,高等教育出版社（2）單輝祖編著.《材料力學(xué)》Ⅰ、Ⅱ冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002年（3）范欽珊主