《材料力學(xué)》教學(xué)大綱（本科）

《材料力學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名Mechanicsofmaterials課程代碼B0817Y00學(xué)分4總學(xué)時(shí)64理論學(xué)時(shí)56實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)8課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)適用專業(yè)工程力學(xué)開課學(xué)院計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院執(zhí)筆人審定人制定時(shí)間2020年11月注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課：課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《材料力學(xué)》是工程力學(xué)專業(yè)必修的一門主要基礎(chǔ)課。材料力學(xué)在工程專業(yè)培養(yǎng)過程中處于由學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論過渡到工程專業(yè)設(shè)計(jì)課程的地位，構(gòu)筑作為工程技術(shù)根基的知識(shí)結(jié)構(gòu)；通過這門課程的學(xué)習(xí)要求培養(yǎng)學(xué)生對(duì)T.程設(shè)計(jì)中構(gòu)件的有關(guān)強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性等問題有必要的基礎(chǔ)知識(shí)、明確的基本概念，具有較熟練的計(jì)算能力和一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。材料力學(xué)是變形固體力學(xué)入門的專業(yè)基礎(chǔ)課，為學(xué)生后繼課程學(xué)習(xí)、以及從事工程技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)，發(fā)揮其他課程不可替代的綜合素質(zhì)教育作用。（二）課程目標(biāo).知識(shí)水平教學(xué)目標(biāo)通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的基本概念和基本分析方法有明確的認(rèn)識(shí)，能熟練地作出桿件在基本變形下的內(nèi)力圖，計(jì)算其應(yīng)力和位移，并進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算。對(duì)壓桿的穩(wěn)定性概念有明確的認(rèn)識(shí)，會(huì)計(jì)算軸向受壓桿的臨界應(yīng)力，并進(jìn)行穩(wěn)定性校核。了解低碳鋼和灰口鑄鐵的基本力學(xué)性能及其測(cè)定方法、應(yīng)力狀態(tài)理論和組合變形下桿件的強(qiáng)度計(jì)算的基本原理和方法。初步掌握材料力學(xué)中的能量法，應(yīng)用能量法解決靜不定問題和動(dòng)載荷問題等。.能力培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生將工程實(shí)際問胭提煉成力學(xué)問題（即力學(xué)建模）從而進(jìn)行求解的能力以及實(shí)驗(yàn)技能,利用此課程對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程力學(xué)專業(yè)綜合教育作用，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和形成專業(yè)的思維方式。3.素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)通過融入課程思政元素，培養(yǎng)學(xué)生艱苦奮斗的工作作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神、積極向上的人生態(tài)度和敢于創(chuàng)新的時(shí)代精神，強(qiáng)化學(xué)生的家國情懷和社會(huì)責(zé)任感，同時(shí)使學(xué)生對(duì)工程力學(xué)專業(yè)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的興趣和對(duì)專業(yè)的熱愛。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法以課堂教學(xué)為主，結(jié)合課后作業(yè)、課堂討論、小組大作業(yè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等。課堂教學(xué)：講述材料力學(xué)的基本概念和基本分析方法，講解桿件在各基本變形下的內(nèi)力圖的畫法，進(jìn)行應(yīng)力和位移、強(qiáng)度和剛度的計(jì)算等，讓學(xué)生對(duì)相關(guān)概念、理論有基本的了解和掌握。課后作業(yè)：材料力學(xué)課程理論較多同時(shí)與工程實(shí)際關(guān)系緊密，課后習(xí)題可帶助學(xué)生加深對(duì)相關(guān)理論和概念的理解，通過習(xí)題訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力。課堂討論：材料力學(xué)課程中有些內(nèi)容比較抽象，有些問題可以有多種解決途徑，通過安排2-3次課堂討論調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，鼓勵(lì)學(xué)生批判精神，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)：材料力學(xué)課程非常注重理論與實(shí)踐的聯(lián)系，通過拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎曲實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直接觀察和感受到材料的變形和破壞形式，加深對(duì)相關(guān)理論的力學(xué)，體會(huì)從實(shí)踐到理論再從理論到實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)方法。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)試樣的準(zhǔn)備以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理分析過程讓學(xué)生得到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的初步訓(xùn)練。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求5畢業(yè)要求8畢業(yè)要求9課程目標(biāo)1HMH課程目標(biāo)2HMH課程目標(biāo)3MMH四、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章材料力學(xué)概述（2學(xué)時(shí)）內(nèi)容要求：了解材料力學(xué)的任務(wù)、變形固體的概念；理解變形固體的基本假設(shè)，理解內(nèi)力和應(yīng)力概念；掌握桿件變形的基本形式分類；熟練掌握截面法求取內(nèi)力.重點(diǎn)：桿件的四種基本變形。難點(diǎn)：理解變形固體的三個(gè)基本假設(shè)。課程思政：例舉我國典型橋梁、建筑和重型機(jī)械等，說明其中材料力學(xué)的應(yīng)用，學(xué)生了解我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的偉大成就。第二章軸向載荷作用下桿件的材料力學(xué)問題（4學(xué)分）內(nèi)容要求：①了解軸向拉伸和壓縮的概念、內(nèi)力的概念及其分類。②掌握軸向拉壓內(nèi)力的計(jì)算方法及內(nèi)力圖的繪制；理解拉壓應(yīng)力的分布規(guī)律；正確計(jì)算橫截面的應(yīng)力及變形計(jì)算。③熟悉常見材料在拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性質(zhì)：理解拉壓變形理論、胡克定律、拉壓桿的應(yīng)變能。④熟悉安全因素和許用應(yīng)力的概念；掌握拉壓桿的強(qiáng)度條件和強(qiáng)度計(jì)算。⑤掌握拉壓桿變形及位移靜不定計(jì)算、裝配應(yīng)力溫度應(yīng)力的計(jì)算方法；理解應(yīng)力集中的概念及圣維南原理。重點(diǎn)：軸向拉壓桿內(nèi)力、應(yīng)力、變形的計(jì)算。難點(diǎn)：拉壓靜不定問題中的變形協(xié)調(diào)條件。通過講解原理，多舉例題，把變形協(xié)調(diào)條件的形式進(jìn)行歸類來解決。第三章常溫靜載下材料的力學(xué)性能（4學(xué)分）內(nèi)容求要：了解低碳鋼和鑄鐵兩種典型材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能；熟悉和理解兩種典型材料壓縮時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；掌握兩種典型材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能；了解混凝土拉伸與壓縮時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。重點(diǎn)：低碳鋼和鑄鐵兩種典型材料拉伸和壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。難點(diǎn)：比例極限和彈性極限的區(qū)別。課程思政：結(jié)合圣維南原理，說明科學(xué)研究中大膽假設(shè)，謹(jǐn)慎求證，對(duì)于認(rèn)識(shí)規(guī)律，獲得重要發(fā)現(xiàn)的重要性。第四章連接件強(qiáng)度的工程假定計(jì)算（2學(xué)分）內(nèi)容求要：了解常用連接件形式和特點(diǎn)：掌握剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度的實(shí)用計(jì)算方法。重點(diǎn)：剪切和擠壓強(qiáng)度的實(shí)用計(jì)算。難點(diǎn)：剪切面和擠壓面的確定。第五章圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度與剛度設(shè)計(jì)（6學(xué)分）內(nèi)容要求：①熟悉薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)概念和計(jì)算；理解純剪切的概念及切應(yīng)力互等定理。②掌握傳動(dòng)軸的外力偶矩的計(jì)算，以及扭矩的概念和扭矩圖的繪制。③掌握?qǐng)A桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力、變形計(jì)算及強(qiáng)度、剛度條件。④熟悉等直圓桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)變能，等直非圓桿自由扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形；了解密圈螺旋彈簧的應(yīng)力和變形的計(jì)算。重點(diǎn)：圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形計(jì)算。難點(diǎn)：綜合考慮圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度和剛度條件設(shè)計(jì)軸的宜徑。第六章剪力圖與彎矩圖（4學(xué)分）內(nèi)容要求：了解平面彎曲、對(duì)稱彎曲的概念及梁的計(jì)算簡圖：掌握梁的剪力方程和彎矩方程；理解載荷集度與剪力、彎矩之間的關(guān)系；正確作出梁和平面剛架的剪力圖和彎矩圖及曲桿的內(nèi)力圖。重點(diǎn)：剪力方程與彎矩方程；剪力圖與彎矩圖。難點(diǎn)：平面剛架的彎矩方程與彎矩圖。第七章平面彎曲正應(yīng)力分析與強(qiáng)度計(jì)算（6學(xué)分）內(nèi)容要求：了解純彎曲的概念，純彎曲時(shí)橫截面的應(yīng)力的分布規(guī)律，了解靜矩、慣性矩、慣性積的概念及其特點(diǎn)：掌握平面圖形形心的計(jì)算方法，掌握慣性矩的計(jì)算方法及平行移軸公式，掌握彎曲時(shí)截面的正應(yīng)力及切應(yīng)力的計(jì)算；熟悉彎曲強(qiáng)度計(jì)算；理解提高彎曲強(qiáng)度的措施。重點(diǎn)：彎曲正應(yīng)力及切應(yīng)力的計(jì)算。難點(diǎn)：根據(jù)彎曲正應(yīng)力與切應(yīng)力強(qiáng)度條件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。第八章彎曲剪應(yīng)力分析與彎曲中心的概念（2學(xué)分）內(nèi)容要求：了解開口薄壁梁的彎曲剪應(yīng)力分析方法；理解開口薄壁梁彎曲時(shí)截面上的剪應(yīng)力流；掌握實(shí)心截面梁的彎曲剪應(yīng)力公式；掌握薄壁截面梁彎曲時(shí)的穹曲中心確定方法。重點(diǎn)：彎曲剪應(yīng)力的計(jì)算。難點(diǎn)：彎曲中心計(jì)算方法。第九章斜彎曲、穹曲與拉伸或壓縮同時(shí)作用時(shí)的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度設(shè)計(jì)（4學(xué)分）內(nèi)容要求：了解斜彎曲的概念，了解組合變形的概念；理解疊加原理；掌握斜彎曲的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法；掌握彎曲與拉伸（壓縮）及彎曲與扭轉(zhuǎn)同時(shí)作用時(shí)的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：斜彎曲的應(yīng)力計(jì)算方法，拉伸（壓縮）與彎扭組合變形，扭轉(zhuǎn)與彎曲的組合變形。難點(diǎn)：斜彎曲時(shí)中性軸的確定第十章梁的位移分析與剛度問題（6學(xué)分）內(nèi)容要求：了解撓度和轉(zhuǎn)角的概念；理解梁的撓曲線近似微分方程；掌握用積分法和疊加法計(jì)算梁的轉(zhuǎn)角和撓度，并熟練應(yīng)用梁的彎曲剛度條件進(jìn)行剛度校核；熟悉簡單超靜定梁的計(jì)算；理解提高彎曲剛度的措施。重點(diǎn)：疊加法求梁的轉(zhuǎn)角和撓度。難點(diǎn)：積分法求梁的轉(zhuǎn)角和撓度。第十一章應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)分析（6學(xué)分）內(nèi)容要求：了解應(yīng)力狀態(tài)的的概念及其分類；掌握二向應(yīng)力狀態(tài)的解析法和圖解法；了解三向應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力圓及單元體的表示法，復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變能密度。重點(diǎn)：二向應(yīng)力狀態(tài)的解析法和圖解法。難點(diǎn)：應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法與圖解法。第十二章一般應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及其工程應(yīng)用（2學(xué)分）內(nèi)容要求：了解強(qiáng)度理論概念；理解關(guān)于脆性斷裂的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，理解關(guān)于屈服的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；掌握?qǐng)A軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)共同作用時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，掌握?qǐng)A柱形薄壁容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：強(qiáng)度理論。難點(diǎn)：相當(dāng)應(yīng)力概念。十三章壓桿（柱）的穩(wěn)定性分析與穩(wěn)定性設(shè)計(jì)（4學(xué)分）內(nèi)容要求：了解壓桿穩(wěn)定性的概念；掌握各種約束條件下臨界力的歐拉公式，經(jīng)驗(yàn)公式的適用條件及臨界力的計(jì)算；熟悉提高壓桿穩(wěn)定性計(jì)算；理解提高壓桿穩(wěn)定性的措施。重點(diǎn)：穩(wěn)定性計(jì)算。難點(diǎn)：正確選擇歐拉公式或經(jīng)驗(yàn)公式。課程思政：例舉工程中由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致的重大傷亡事故，說明深入理解科學(xué)原理，正確運(yùn)用理論知識(shí)和細(xì)心認(rèn)真的工作態(tài)度對(duì)于工程建設(shè)的重要性。第十四章材料力學(xué)中的能量方法（6學(xué)分）內(nèi)容要求：理解應(yīng)變能概念；理解功的互等定理、位移互等定理；熟練掌握計(jì)算任意一點(diǎn)位移的莫爾方法，掌握單位載荷法，掌握計(jì)算直桿莫爾積分的圖乘法；了解卡式定理。重點(diǎn)：互等定理，莫爾方法。難點(diǎn)：深入理解功的互等定理。課程思政：結(jié)合功的互等定理、位移互等定理讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)之美。第十五章簡單的靜不定系統(tǒng)（2學(xué)分）內(nèi)容要求：了解靜不定問題的概念；理解力法與正則方程；理解對(duì)稱性與反對(duì)稱性在求解靜不定問題中的應(yīng)用：掌握力法計(jì)算靜不定問題的方法：了解空間靜不定結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)：力法和正則方程。難點(diǎn)：靜不定分析。第十六章動(dòng)載荷與動(dòng)應(yīng)力概述（2學(xué)分）內(nèi)容要求：熟悉動(dòng)靜法；掌握構(gòu)件作等加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)、等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)及構(gòu)件受沖擊載荷作用

時(shí)的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算；了解沖擊韌性的概念；了解沖擊韌性的測(cè)試方法。重點(diǎn)：動(dòng)應(yīng)力計(jì)算。難點(diǎn)：動(dòng)應(yīng)力計(jì)算。第十七章疲勞強(qiáng)度與構(gòu)件壽命估算概述（2學(xué)分）內(nèi)容要求：了解交變應(yīng)力及疲勞破壞的概念；熟悉交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力的概念及確定方法：了解疲勞強(qiáng)度的測(cè)試方法；理解疲勞壽命概念。重點(diǎn)：疲勞破壞的特點(diǎn)。難點(diǎn)：疲勞壽命概念理解。五、課程學(xué)時(shí)安排

章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)第一章材料力學(xué)概述21.完成應(yīng)變計(jì)算作業(yè)2題課程目標(biāo)3第二章軸向載荷作用下桿件的材料力學(xué)問題41.完成拉壓內(nèi)力、應(yīng)力和拉壓靜不定作業(yè)7題課程目標(biāo)1第三章常溫靜載下材料的力學(xué)性能41.完成拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)1第四章連接件強(qiáng)度的工程假定計(jì)算21.完成連接件強(qiáng)度計(jì)算作業(yè)3題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第五章圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度與剛度設(shè)計(jì)6.完成扭轉(zhuǎn)內(nèi)力、應(yīng)力、強(qiáng)度剛度作業(yè)7題.完成扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第六章剪力圖與彎矩圖41.完成彎曲內(nèi)力計(jì)算、剪力圖彎矩圖作業(yè)4題課程目標(biāo)1第七章平面彎曲正應(yīng)力分析與強(qiáng)度計(jì)算6.完成彎曲正應(yīng)力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算作業(yè)8題.完成彎曲實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第八章彎曲剪應(yīng)力分析與彎曲中心的概念2.完成彎曲剪應(yīng)力計(jì)算作業(yè)2題.討論彎曲剪應(yīng)力特點(diǎn)和可能引起的破壞課程目標(biāo)1第九章斜彎曲、彎曲與拉伸或壓縮同時(shí)作用時(shí)的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度設(shè)計(jì)41.完成彎曲-拉壓組合應(yīng)力計(jì)算作業(yè)2題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第十章梁的位移分析與剛度問題6.完成彎曲變形計(jì)算作業(yè)6題.完成彎扭實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)1第十一章應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)分析61.完成應(yīng)力應(yīng)變分析計(jì)算作業(yè)7題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)3第十二章一般應(yīng)力狀態(tài)卜.的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及其工程應(yīng)用2.完成強(qiáng)度計(jì)算作業(yè)5題.討論低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞型式。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第十三章壓桿（柱）的穩(wěn)定性分析與穩(wěn)定性設(shè)計(jì)41.完成壓桿穩(wěn)定計(jì)算作業(yè)3題課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第十四章材料力學(xué)中的能量方法61.完成互等定理、莫爾方法和圖乘法作業(yè)7題課程目標(biāo)1第十五章簡單的靜不定系統(tǒng)21.完成力法靜不定計(jì)算作業(yè)2題課程目標(biāo)1第十六章動(dòng)載荷與動(dòng)應(yīng)力概述21.完成動(dòng)載荷計(jì)算作業(yè)2題課程目標(biāo)1第十七章疲勞強(qiáng)度與構(gòu)件壽命估算概述21.完成疲勞計(jì)算作業(yè)2題課程目標(biāo)3六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)FI名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1低碳鋼和鑄鐵拉伸實(shí)驗(yàn)2測(cè)定低碳鋼的彈性模量E；測(cè)定低碳鋼的力學(xué)性數(shù)據(jù)分析、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告驗(yàn)證性必做2低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)2測(cè)定低碳鋼的扭轉(zhuǎn)的彈性模量G數(shù)據(jù)分析、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告驗(yàn)證性必做3矩形、T形、工字形梁純彎曲正應(yīng)力試2測(cè)定梁在純彎曲下的彎曲正應(yīng)力分布規(guī)律；數(shù)據(jù)分析、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告驗(yàn)證性必做4彎扭組合電測(cè)實(shí)驗(yàn)2測(cè)定梁在彎扭組合變形下應(yīng)力分布規(guī)律數(shù)據(jù)分析、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告驗(yàn)證性必做七、考核方式及成績?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告到課率（滿分5分）