材料力学教学大纲.doc

材料力学教学大纲课程英文名称：Mechanics of Material学分/学时：3/64实验(上机)学时：8开课专业：土木工程专业（必修）一、课程的性质、目的和任务材料力学是一门工科类专业的重要的技术基础课程。通过该课程的学习，要求学生掌握等直杆件的强度、刚度及轴心受压杆件的稳定性的计算等。能运用强度、刚度及稳定性条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等简单计算工作；初步了解材料的机械性能及材料力学实验的基本知识和操作技能。为结构力学、混凝土结构、钢结构、机械设计原理等后续课程的学习打下坚实的基础。二、学习本课程学生应掌握的前设课高等数学、理论力学三、课程内容和基本要求、建议学时分配1.绪论（2学时） 1工程中的材料力学的问题 2变形固体的的性质与基本假设 3杆件的外力、内力与内力分量 4杆件的应力与应变 5杆件变形的基本形式基本要求：熟悉材料力学的任务及研究对象。掌握变形固体的基本假设，内力、截面法与应力的概念。线变形和角变形。杆件变形的基本形式。 2.轴向拉伸与压缩（4学时）1工程中的拉压杆件2拉压杆的轴力与轴力图3拉压杆的应力4拉压杆的变形与位移5材料在拉伸与压缩时的力学性能6安全因数、许用应力、强度条件基本要求：掌握轴向拉伸与压缩的概念、直杆横截面上的内力和应力计算。掌握斜截面上的应力情况，安全系数与许用应力。熟练掌握拉压杆件的强度计算及轴向拉伸与压缩时杆件的位移与变形计算。掌握泊松比，虎克定律，弹性模量，抗拉(压)刚度。应力集中概念。掌握材料在拉伸和压缩时的力学性能。3.剪切（2学时）1工程中的连接件2剪切实用计算3挤压实用计算基本要求：掌握剪切和挤压概念、剪切和挤压时的应力计算及联接件的设计。4.平面图形的几何性质（2学时）1.截面的形心位置和面积矩2.惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径3.平行移轴公式4.形心主惯性轴、形心主惯性矩基本要求：熟练计算静矩，惯性矩和惯性积，形心主轴和主形心惯性矩。掌握平行移轴公式及转轴公式。5.扭转（4学时） 1工程中的受扭构件 2传动轴的外力偶矩、扭矩及扭矩图 3纯剪切、切应力互等定理、剪切胡克定理 4等直圆轴扭转时的应力及强度条件 5 等直圆轴扭转时的变形及刚度条件 6圆轴扭转斜截面上的应力。基本要求：理解扭转、纯剪切、剪应变、剪切虎克定律、极惯性矩和抗扭截面模量的概念。掌握功率，转速和外力偶的关系。掌握扭矩的计算和扭矩图的作法。掌握圆轴扭转应力与扭转变形分析，圆轴的强度与刚度计算，扭转破坏分析。掌握圆轴扭转斜截面上的应力计算。6.弯曲内力（8学时） 1工程中的梁及计算简图 2梁的内力剪力和弯矩 3剪力图和弯矩图 4剪力、弯矩与荷载集度之间的微分关系 5静定平面刚架和曲杆的内力图基本要求：理解平面弯曲、剪力和弯矩的概念。熟练掌握梁的剪力图和弯矩图、刚架的轴力、剪力及弯矩图的作法。掌握剪力、弯矩和分布载荷集度的微分关系及其应用。7.弯曲应力（8学时） 1梁的弯曲正应力公式及强度条件 2梁的弯曲切应力及强度条件 3开口薄壁截面梁的弯曲中心 4提高梁弯曲强度的措施基本要求：掌握纯弯曲时的正应力公式及其推导，弯矩和挠度曲线曲率半径的关系。理解抗弯截面模量，抗弯刚度，弯曲剪应力。了解非对称截面梁平面弯曲的条件。掌握梁的强度计算设计。理解提高梁弯曲强度的一些措施，梁的合理截面及等强度梁。8.弯曲变形（6学时） 1工程中对梁变形的要求 2梁变形的基本方程 3积分法求梁的变形 4计算梁位移的叠加法 5梁的刚度条件与合理刚度设计基本要求：掌握挠度和转角的概念，挠曲线的近似微分方程。掌握积分法、叠加法计算梁的挠度和转角，掌握用刚度条件进行梁的刚度计算设计。9.应力状态分析和应力-应变关系（4学时） 1点的应力状态 2平面应力状态分析*3空间应力状态简介（选） 4应力与应变之间的关系基本要求：理解应力状态，主应力和主平面的概念。掌握平面应力状态分析的解析法、图解法。掌握三向应力圆的作法。理解最大剪应力，广义虎克定律，各向异性材料的本构关系简单概念。10.强度理论（2学时） 1强度失效与强度理论的概述 2 适用于脆性断裂的强度理论 3 适用于塑性屈服的强度理论*4莫尔强度理论 5强度理论的应用基本要求：理解强度理论的概念，材料破坏形式分析，掌握第一、二、三、四强度理论及其近代解释。了解莫尔强度理论*。11.基本组合变形及计算实例（4学时） 1工程中杆件的组合变形 2两个互相垂直平面内的弯曲斜弯曲 3拉伸（压缩）与弯曲的组合变形基本要求：理解组合变形的概念与实例。理解斜弯曲，掌握拉（或压）弯组合变形、的应力与强度计算。12.压杆稳定（8学时） 1工程中杆件的失稳问题 2两端铰支细长杆的临界力 3杆端不同约束下细长杆的临界力 4欧拉公式的适用范围、临界应力总图 5压杆的稳定效核 6压杆稳定计算的折减系数法 7工程中提高压杆稳定的措施基本要求：理解压杆弹性平衡稳定性的概念。掌握细长压杆的临界载荷欧拉公式、超过比例极限时压杆的临界力经验公式，临界应力总图。掌握压杆稳定性设计的步骤、提高压杆稳定性的措施四、实验（或上机）内容和基本要求、学时分配实验一、拉伸实验（2学时）基本要求：1.了解万能材料试验机的结构及工作原理，熟悉其操作规程及正确使用方法。 2.通过示范实验观察低碳钢与铸铁在拉伸时的变形规律和破坏现象并进行比较。实验设备：1.万能材料试验机；2.游标卡尺。实验二、剪切实验（2学时）基本要求：1.在比例极限内验证扭转时的剪切虎克定律并测定材料的剪变模量G值；实验设备：1.多功能组合试验台（DZST-3），百分表。实验三、弯曲正应力实验（2学时）基本要求：1.初步掌握电测方法和多点应变测量技术 2.测定梁在纯弯曲和横力弯曲下的弯曲正应力及其分布规律。实验设备：1.简易加载设备。2.电阻应变仪及预调平衡箱。3.矩形截面钢梁。实验四、弯曲与扭转组合实验（2学时）基本要求：1.进一步掌握电测方法和多点应变测量技术 2.测定梁在弯扭组合下的正应力、剪应力及其分布规律。实验设备：1.加载试验台。2.电阻应变仪及预调平衡箱。3.矩形截面钢梁。五、教材及学生参考书教材：材料力学孙训方，等编，高等教育出版社材料力学邱棣华主编，高等教育出版社参考书：1.材料力学（上下册）刘鸿文主编，高等教育出版社，1996年9月。2.工程力学（材料力学部分）刘锋，禹奇才主编华南理工大学出版社，2002.8六、考核