材料力學(xué)-機(jī)制-課程教學(xué)大綱

《材料力學(xué)》本科課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱材料力學(xué)MaterialMechanics課程代碼2080169課程學(xué)分3課程學(xué)時(shí)48理論學(xué)時(shí)32實(shí)踐學(xué)時(shí)16開課學(xué)院機(jī)電學(xué)院適用專業(yè)與年級(jí)機(jī)械二年級(jí)課程類別與性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)必修考核方式考試選用教材材料力學(xué)劉鴻文主編高等教育出版社第6版是否為馬工程教材否先修課程高等數(shù)學(xué)（上）2100013（6）、大學(xué)物理(1)2100001（3）課程簡介材料力學(xué)的研究對(duì)象主要是桿件在基本變形和組合變形時(shí)的強(qiáng)度和剛度問題、壓桿穩(wěn)定及動(dòng)載荷問題。材料力學(xué)系統(tǒng)地研究桿件在拉伸、壓縮與剪切，扭轉(zhuǎn)，彎曲內(nèi)力，彎曲應(yīng)力，彎曲變形，應(yīng)力和應(yīng)變分析、強(qiáng)度理論，組合變形，壓桿穩(wěn)定以及平面圖形的幾何性質(zhì)等。利用材料力學(xué)中的強(qiáng)度和剛度條件，解決工程上常見的三類問題：強(qiáng)度和剛度校核、設(shè)計(jì)截面尺寸及求許可載荷。材料力學(xué)是現(xiàn)代工程技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，它在工科院校中是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。一方面我們可以直接利用材料力學(xué)的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)它也可以為學(xué)習(xí)一系列后續(xù)專業(yè)課提供基礎(chǔ)知識(shí)。例如為結(jié)構(gòu)力學(xué)，機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等后續(xù)課程打基礎(chǔ)。材料力學(xué)是一門演繹性較強(qiáng)的課程，對(duì)訓(xùn)練邏輯思維頗有好處。同時(shí)，材料力學(xué)的習(xí)題變化多端，可以培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用及其分析問題和解決問題的能力。為將來從事機(jī)械工程技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)。選課建議與學(xué)習(xí)要求適合于機(jī)械工程等專業(yè)的本科生。最好在二年級(jí)上學(xué)期學(xué)習(xí)。建議在學(xué)完高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等課程后再學(xué)習(xí)修該課程。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求（一）課程目標(biāo)類型序號(hào)內(nèi)容知識(shí)目標(biāo)1理解靜力學(xué)平面和空間力系平衡問題，掌握受力分析和求解平衡方程。2理解桿件拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)問題的受力分析方法和原理，理解不同變形下的強(qiáng)度校核方法。3理解多向應(yīng)力狀態(tài)下的單元體主應(yīng)力、主平面和四種強(qiáng)度理論。技能目標(biāo)4能夠利用力學(xué)知識(shí)對(duì)生活或生產(chǎn)中的實(shí)際問題進(jìn)行受力分析及運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算。素養(yǎng)目標(biāo)(含課程思政目標(biāo))5能在涉及機(jī)械工程的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中綜合考慮社會(huì)、環(huán)境、健康、安全、法律和文化等制約因素。6了解工程領(lǐng)域中的機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，體會(huì)這些領(lǐng)域?qū)τ谏鐣?huì)發(fā)展的重要性，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感和使命感。（二）課程支撐的畢業(yè)要求LO1工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決機(jī)械專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的復(fù)雜工程問題。=2\*GB3②能針對(duì)具體的對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型并求解；能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析機(jī)械工程專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。LO2問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析機(jī)械工程相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行控制、檢測維修等有關(guān)的機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。②能基于相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。LO4研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行控制等有關(guān)的機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。①能夠基于科學(xué)原理，通過文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案。LO5使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇或使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工具和信息技術(shù)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。。②能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具、仿真方法和計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。（三）畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐度課程目標(biāo)對(duì)指標(biāo)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度LO1=2\*GB3②H通過收集資料、執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃，達(dá)到理解材料力學(xué)中幾種受力問題的種類、應(yīng)用范圍，能夠運(yùn)用受力分析方法。40%H掌握單元體主應(yīng)力和主應(yīng)變的概念和計(jì)算方法。40%H理解組合變形的求解原理，掌握壓桿穩(wěn)定性的判定方法。20%LO2=2\*GB3②H能夠利用力學(xué)知識(shí)對(duì)生活或生產(chǎn)中的實(shí)際問題進(jìn)行受力分析及強(qiáng)度計(jì)算。100%LO4H掌握桿件拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)問題的受力分析方法，強(qiáng)度校核方法。100%LO5=2\*GB3②M分組，通過團(tuán)隊(duì)合作完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，理解拉伸與壓縮實(shí)驗(yàn)、彈性模量E的測定、彎曲實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法與目的。100%三、課程內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)（一）各教學(xué)單元預(yù)期學(xué)習(xí)成果與教學(xué)內(nèi)容單元知識(shí)點(diǎn)能力要求教學(xué)難點(diǎn)1.拉伸、壓縮與剪切（10課時(shí)理論，10課時(shí)實(shí)驗(yàn)）1.知道材料力學(xué)的任務(wù)。2.理解變形固體的基本假設(shè)。3.運(yùn)用截面法求桿件的內(nèi)力。4.知道桿件的四種基本變形。5.分析桿件在軸向拉壓時(shí)橫截面上的內(nèi)力與應(yīng)力。6.理解桿件軸向拉壓時(shí)斜截面上的應(yīng)力。7.分析材料拉壓時(shí)的力學(xué)性能。8.運(yùn)用強(qiáng)度條件的公式解決工程上常見的三類問題。9.理解軸向拉壓時(shí)的變形計(jì)算10.分析拉壓的超靜定問題。11.運(yùn)用剪切和擠壓時(shí)的實(shí)用計(jì)算公式。1.能夠準(zhǔn)確應(yīng)用截面法求出軸向拉壓桿件的軸力。2.能夠準(zhǔn)確畫出軸力圖。3.能夠理解軸向拉壓時(shí)斜截面上最大正應(yīng)力和切應(yīng)力的大小和位置。4.能夠分析塑性材料和脆性材料的力學(xué)性能。5.能運(yùn)用強(qiáng)度條件的公式解決工程上常見的三類問題。6.能夠運(yùn)用變形協(xié)調(diào)條件求解拉壓超靜定問題。7.能夠運(yùn)用剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算公式解決三類問題。1.拉伸、壓縮的超靜定問題。2.溫度應(yīng)力和裝配壓力。3.剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算。2.扭轉(zhuǎn)和彎曲（14課時(shí)理論，6課時(shí)實(shí)驗(yàn)）1.知道扭轉(zhuǎn)的概念。2.理解外力偶矩的計(jì)算，扭矩和扭矩圖。3.運(yùn)用圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件解決工程上常見的三類問題。4.運(yùn)用圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度條件解決工程上常見的三類問題。5.知道彎曲的概念。6.分析梁在彎曲時(shí)的內(nèi)力，并畫出剪力圖和彎矩圖。7.運(yùn)用載荷集度、剪力和彎矩間的微分關(guān)系畫剪力圖和彎矩圖。8.理解純彎曲的概念。9.分析梁在彎曲時(shí)橫截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力，并運(yùn)用其強(qiáng)度條件解決工程上常見的三類問題。10.理解彎曲變形的概念。11.運(yùn)用積分法和疊加法求彎曲變形。12.理解超靜定梁的概念。1.能夠準(zhǔn)確求出扭矩并畫出扭矩圖。2.能夠正確分析圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度和剛度條件。3.能夠運(yùn)用靜力法或簡捷法畫出梁在彎曲時(shí)的剪力圖和彎矩圖。4.能夠運(yùn)用梁的正應(yīng)力和切應(yīng)力強(qiáng)度條件解決工程上常見的三類問題。5.能夠運(yùn)用積分法和疊加法求梁的變形。6.會(huì)計(jì)算一些簡單的超靜定梁。1.變截面圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度和剛度計(jì)算。2.剛架的剪力圖和彎矩圖。3.脆性材料，且橫截面不對(duì)稱中性軸的梁的強(qiáng)度校核。4.積分法求梁的變形。5.超靜定梁的計(jì)算3.強(qiáng)度理論和組合變形（8課時(shí)理論）1.知道應(yīng)力狀態(tài)的概念。2.分析二向應(yīng)力狀態(tài)（解析法）。3.分析二向應(yīng)力狀態(tài)（圖解法）。4.理解廣義胡克定律。5.知道強(qiáng)度理論的概念。6.運(yùn)用四種常用強(qiáng)度理論。7.理解組合變形和疊加原理的概念。8.分析拉伸或壓縮與彎曲的組合變形。9.分析扭轉(zhuǎn)與彎曲的組合變形。1.能夠分析梁內(nèi)任意一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，并畫出單元體。2.能夠用解析法或圖解法分析二向應(yīng)力狀態(tài)。3.能夠準(zhǔn)確運(yùn)用四種強(qiáng)度理論。4.會(huì)分析拉伸或壓縮與彎曲的組合變形的強(qiáng)度計(jì)算。5.會(huì)分析扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的強(qiáng)度計(jì)算。1.主應(yīng)力大小和方位的計(jì)算公式。2三向應(yīng)力狀態(tài)。3.四種常用強(qiáng)度理論。4.偏心壓縮和截面核心（二）教學(xué)單元對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系課程目標(biāo)教學(xué)單元1234561：拉伸、壓縮與剪切√√√√2：扭轉(zhuǎn)和彎曲√√√√3：強(qiáng)度理論和組合變形√√√（三）課程教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配教學(xué)單元教與學(xué)方式考核方式學(xué)時(shí)分配理論實(shí)踐小計(jì)1：拉伸、壓縮與剪切理論教學(xué)、分組討論平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試1010202：扭轉(zhuǎn)和彎曲理論教學(xué)、分組討論平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試146203：強(qiáng)度理論和組合變形理論教學(xué)、分組討論平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試88合計(jì)4848四、課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)一、學(xué)習(xí)切入點(diǎn)引入案例分析：在課程開始時(shí)，通過引入實(shí)際工程中的材料力學(xué)問題案例，如建筑物的倒塌、機(jī)械零件的失效等，引發(fā)學(xué)生對(duì)材料力學(xué)在工程中的重要性的思考。強(qiáng)調(diào)社會(huì)責(zé)任：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到材料力學(xué)在保障人民生命安全和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的作用，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。結(jié)合專業(yè)發(fā)展：聯(lián)系學(xué)生的專業(yè)領(lǐng)域，如機(jī)械工程等，闡述材料力學(xué)對(duì)專業(yè)發(fā)展的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。二、開展途徑知識(shí)點(diǎn)與思政元素融合：在講解材料力學(xué)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，結(jié)合相關(guān)的思政元素，如科學(xué)家的精神、團(tuán)隊(duì)合作、誠信等，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和職業(yè)道德。小組討論與項(xiàng)目實(shí)踐：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論和項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力。邀請(qǐng)行業(yè)專家講座：邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行講座，分享他們?cè)诠こ虒?shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)和故事，讓學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)和職業(yè)素養(yǎng)要求。三、考核方式知識(shí)點(diǎn)考核：通過考試、作業(yè)等方式考核學(xué)生對(duì)材料力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。討論報(bào)告與展示：要求學(xué)生提交小組討論報(bào)告并進(jìn)行展示，評(píng)估學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新思維和解決問題方面的能力。思政表現(xiàn)評(píng)價(jià)：觀察學(xué)生在課堂討論、作業(yè)實(shí)踐中的表現(xiàn)，評(píng)價(jià)學(xué)生的思想政治素質(zhì)和職業(yè)道德水平。通過這樣的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在將專業(yè)知識(shí)傳授與思想政治教育有機(jī)結(jié)