《材料力学》教案

材料力学教案 材料力学教案编写王素英xx年3月6日1xxxx学年第2学期课程名称材料力学总课时48学时理论46学时实验（习）2学时教师姓名王素英职称高级工程师所属单位汽车工程系授课对象本科年级汽车服务工程专业xx班级使用教材材料力学版本修订版出版社重庆大学出版社制订日期xx年3月6日 一、课程教学目的和任务主要介绍杆件的强度、刚度及稳定的计算原理、计算方法。 通过学习使学生对材料力学问题具有比较明确的基本概念，必要基础知识和一定的分析能力，了解研究有关材料力学的一些问题，在学习中和毕业后参加设计构件和简单的科学技术研究工作提供理论基础和计算方法。 二、课程教学基本要求 三、教学手段课堂板书教学+习题练习+实验演示课程考核方式平时+作业+实验+期终考试 四、主要参考书 1、孙训方、方孝淑、关来泰编，材料力学(第四版)上、下册，高等教育出版社，xx; 2、苏翼林主编，材料力学，高等教育出版社，1989; 3、范钦珊等编，工程力学（静力学和材料力学），高等教育出版社，xx。 1.具有判别简单的工程实际问题的主要变形形式，并能将它抽象为力学模型的初步能力；2.能够分析简单杆件在各种变形时的内力，并能正确地绘出相应的内力图，确定出危险截面；3.对一般常用材料的力学性能应具有基本知识；4.掌握简单杆件在各种基本变形时的应力和变形计算，能够确定危险点的位置及其应力状态，求出相应的主应力和相当应力；5.能够正确运用强度、刚度和稳定条件对简单受力杆件进行校核和选择截面。 2教案（首页）课程名称材料力学课程编号总计48学时其中讲课46学时实验2学时上机学时学分3类别必修课（）选修课（）理论课（）实验课（）任课教师授课对象专业班级汽车服务工程11本科共1个班基本教材和主要参考资料1.具有判别简单的工程实际问题的主要变形形式，并能将它抽象为力学模型的初步能力；2.能够分析简单杆件在各种变形时的内力，并能正确地绘出相应的内力图，确定出危险截面；3.对一般常用材料的力学性能应具有基本知识；4.掌握简单杆件在各种基本变形时的应力和变形计算，能够确定危险点的位置及其应力状态，求出相应的主应力和相当应力；5.能够正确运用强度、刚度和稳定条件对简单受力杆件进行校核和选择截面。 第一章、绪论（理论学时2）；第二章、轴向拉伸与压缩（理论学时 6、试验学时2）；第三章、剪切（理论学时2）；第四章、平面图形几何性质（理论学时2）；第五章、扭转（理论学时4）；第六章、弯曲内力（理论学时6,习题课2）；第七章、弯曲应力（理论学时4）；第八章、弯曲变形（理论学时4）；第九章、应力状态分析和强度理论（理论学时4）；第十章、组合变形（理论学时2）；第十一章、压杆的稳定性（理论学时2）。 第十二章、交变应力和冲击应力（理论学时2）复习4学时王素英职称教授主讲教材陈天富、冯贤桂主编，材料力学，重庆大学出版社，xx年2月。 参考教材孙训芳等编，材料力学，高等教育出版社，xx年4月。 粟一凡主编，材料力学（上、下册），高等教育出版社，1990年；苏翼林主编，材料力学，高等教育出版社，1989年；顾玉林主编，材料力学，高等教育出版社，1989年。 教学目的要求主要教学章节3第一章教学单元授课时间第1周授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目第一章绪论教学目的和要求1.了解材料力学的任务；2.掌握可变形固体的性质及其基本假设；3.掌握材料力学主要研究对象（杆件）的几何特征；4.杆件变形的基本形式。 本次教学重点或难点1.重点掌握变形固体的基本假设和杆件变形的基本形式；2.难点文字叙述多，有些概念一时难以建立。 主要方法及手段采用文字教材进行课堂教学，下次课堂通过提问了解学生掌握的程度。 教学基本内容和教学过程作业或思考题第一章绪论第一节材料力学的任务第二节可变形固体及其基本假设第三节杆件变形的基本形式思考题110习题1- 1、1-2课后小结1.材料力学主要研究构件的强度、刚度和稳定性问题。 2.材料力学可变形固体有连续性假设、均匀性假设和各向同性假设。 3.材料力学主要研究对象是等直杆。 4.材料力学杆件变形的基本形式有轴向、拉伸或轴向压缩、剪切、扭转和弯曲。 4第二章教学单元授课时间第 2、 3、4周授课方式（请打）第二章轴向拉伸与压缩理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排8授课题目教学目的和要求1.熟悉轴向拉伸和压缩、内力、轴力、应力集中和超静定的概念；轴向拉（压）杆横截面和斜截面上的应力的概念；掌握拉伸图的定义；2.熟悉截面法的步骤和轴力图的画法，应力、总应力、最大工作应力、位移、变形和应变等概念；掌握轴向拉（压）虎克定律及其应用；熟悉低碳钢拉伸力学性能的四个阶段和衡量材料塑性的两个指标；了解其他材料的拉压力学性能。 本次教学重点或难点1.重点掌握轴力图的画法；强度条件的应用；掌握应力求解和虎克定律应用；低碳钢拉伸力学性能的四个阶段和衡量材料塑性的两个指标；2.难点应力、应变、拉（压）杆内的应力的概念；其他材料的拉压力学性能。 主要方法及手段采用文字教材进行课堂教学，试验进行理论验证，通过作业检验学生掌握的程度。 教学基本内容和教学过程第二章拉伸与压缩第一节轴向拉伸和压缩的概念第二节内力和截面法轴力和轴力图第三节拉压杆应力第四节轴向拉伸或压缩时的变形第五节材料在拉伸和压缩时的力学性能第六节轴向拉伸和压缩的强度计算第七节拉伸和压缩静不定问题作业或思考题课后小结思考题120习题:2-1，2-2，2-3，2-7，2-9，2-11，2-23，2-28，2-311.截面法的步骤有截开、代替和平衡。 2.通过习题检验学生对轴力图的掌握情况及应用，强度条件的应用。 5第三章教学单元授课时间第4周授课方式（请打）第三章剪切理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目教学目的和要求1.理解连接件强度“实用”计算含义；2.明确各种连接件的受力特点和破坏原因；3.掌握普通螺栓、铆钉连接实用计算的项目和方法；4.了解榫接、焊接实用计算的项目和方法。 本次教学重点或难点1.重点普通螺栓、铆钉连接实用计算方法；2.难点榫接、焊接实用计算求法。 主要方法及手段采用文字教材进行课堂教学，使学生掌握普通螺栓、铆钉连接实用计算方法。 教学基本内容和教学过程作业或思考题第三章剪切第一节概述第二节剪切强度计算第三节挤压强度计算第四节计算实例思考题16。 习题3-3，3-4，3-5，3-101.主要要清楚普通螺栓、铆钉连接实用计算方法。 2.计算时首先要确定连接件的剪切面和挤压面，然后再按剪切强度条件和挤压强度条件进行计算。 课后小结6第四章教学单元授课时间第6周授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目第四章平面图形的几何性质教学目的和要求1.掌握截面的面积矩计算方法；组合截面的面积矩和形心的计算方法；截面的惯性矩、极惯性矩、惯性积的计算方法；截面的惯性半径的概念。 2.掌握惯性矩和惯性积的平行移轴公式及其应用；组合截面的惯性矩、惯性积的计算方法；截面的主惯性轴和主惯性矩的概念；组合截面的形心主惯性轴和形心主惯性矩的计算方法。 3.了解惯性矩和惯性积的转轴公式及其应用。 本次教学重点或难点1.重点熟记矩形、圆形、圆环形截面的惯性矩，以及圆环形截面的极惯性矩的表达式；惯性矩的平行移轴公式及其应用。 2.难点极惯性矩、惯性积的计算方法；惯性矩和惯性积的转轴公式及其应用。 主要方法及手段采用文字教材进行课堂教学，使学生掌握一些截面的几何性质。 教学基本内容和教学过程作业或思考题课后小结第四章第一节概述第二节静矩和形心第三节惯性矩和惯性积第四节平行移轴公式题4- 1、4- 3、4- 5、4-10。 熟记矩形、圆形、圆环形截面的惯性矩，以及圆环形截面的极惯性矩的表达式；熟记平行移轴公式的表达式。 7授课时间第 5、6周授课方式（请打）第五章扭转理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排4授课题目教学目的和要求1.掌握产生扭转变形的外力特点和变形特点；圆轴扭转时的剪应力推导公式，强度条件及应用；掌握圆轴扭转时横截面上剪应力分布特点；圆轴扭转时的刚度条件；熟悉圆轴扭转时斜截面上应力分布的特点；2.熟练掌握扭矩计算方法，正负号的规定和作扭矩图方法；建立剪切扭转角、剪应变、剪切虎克定律、剪切弹性模量的概念。 3.了解圆轴扭转破坏分析方法。 本次教学重点或难点1.重点熟悉掌握扭矩图的画法；圆轴扭转时的强度条件及应用；圆轴扭转时的刚度条件。 2.难点扭转变形的变形特点、剪切扭转角、剪应变；圆轴扭转时的应力推导公式；圆轴扭转时斜截面上应力分布的特点。 主要方法及手段采用文字教材进行课堂教学，使学生掌握扭矩的概念及扭矩图画法。 教学基本内容和教学过程第五章扭转第一节扭转概念和实例第二节外力偶矩的计算扭矩和扭矩图第三节纯剪力第四节圆轴扭转时的应力和变形第五节圆轴扭转时的强度和刚度计算第六节扭转静不定问题第七节非圆截面杆扭转简介作业或思考题思考题113；习题5-1，5-2，5-3，5-4，5-5，5-11，5-13课后小结1.结合教材熟悉所讲的概念及扭矩图的画法。 2.外力偶矩的公式是mT=9.55Nkw/n。 8第六章教学单元授课时间第 7、8周授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排6授课题目第六章弯曲内力教学目的和要求1.明确弯曲的概念，掌握产生平面弯曲的条件（截面形状条件、外力条件）；掌握剪力和弯矩的定义及其正负号的规定；计算梁内指定横截面上内力的方法和计算Q(x)=0的截面位置、弯矩极值以及弯矩零点的截面位置的方法。 2.掌握用“方程法”作梁的剪力图和弯矩图的步骤；均布荷载和集中荷载的剪力图和弯矩图的画法；掌握“叠加法”作梁的弯矩图；剪力、弯矩与荷载间的微分和积分关系。 3.掌握用“方程法”作梁的剪力图和弯矩图的步骤；熟记表中所列各简单梁剪力图和弯矩图的形状及其正负内力值。 本次教学重点或难点1.重点平面弯曲的概念、剪力和弯矩的求法；均布荷载和集中荷载的剪力图和弯矩图的画法；集中力偶、简单钢架等的剪力图和弯矩图的画法；剪力、弯矩与荷载间的微分和积分关系。 2.难点多种力作用时梁指定截面剪力和弯矩的求法；第一次画剪力图和弯矩图，步骤不熟练；外伸梁和力较多时画剪力图和弯矩图。 主要方法及手段采用文字教材进行课堂教学，使学生掌握用截面法求指定截面的剪力和弯矩方法。 教学基本内容和教学过程第六章弯曲内力第一节平面弯曲的概念第二节梁的计算简图及分类第三节剪力和弯矩第四节剪力图和弯矩图第五节用叠加法作弯矩图第六节剪力和弯矩和荷载集度间的关系作业或思考题思考题110习题6-1，6-2，6-5，6-89（习题课）教学单元授课时间第9周授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目习题课教学目的和要求1.举例掌握轴力图、扭矩图的画法；2.举典型例题掌握轴向拉压强度计算；3.举典型例题掌握圆轴扭转时的强度和刚度计算。 4.熟悉剪力和弯矩的正负号规定；5.掌握方程法作梁的剪力图和弯矩图的方法；6.能够运用其他方法作梁的剪力图和弯矩图。 本次教学重点或难点1.重点轴力图、扭矩图的画法和轴向拉压强度计算、圆轴扭转时的强度和刚度计算；剪力和弯矩的正负号规定及方程法作梁的剪力图和弯矩图的方法。 2.难点圆轴扭转时的强度和刚度联合计算；“叠加法”作梁的剪力图和弯矩图的方法。 主要方法及手段采用文字教材，结合习题进行习题案例教学，使学生掌握具体计算。 教学基本内容和教学过程作业或思考题例1练习轴力图的画法；例2练习扭矩图的画法；例3举典型例题进行轴向拉压强度计算；例4举典型例题进行圆轴扭转时的强度和刚度计算。 复习已经做过的习题，注意改正其错误。 课后小结通过作业的讲解，使学生能够具体应用强度和刚度条件进行轴向拉压、圆轴扭转时的任意类型计算。 各种内力图的画法。 10第七章教学单元授课时间第10周授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排4授课题目第七章弯曲应力教学目的和要求1.理解对梁弯曲变形所做的“平面假设”和“纵向纤维互不挤压”假设的意义；梁的弯矩、曲率和抗弯刚度之间的关系。 2.熟练掌握计算横截面上指定点处的弯曲正应力的方法，掌握弯曲正应力在横截面上的分布规律；准确地找出梁正应力危险截面的位置和危险截面上危险点的位置，熟练正确地计算出梁的最大正应力；明确梁内剪应力作用，掌握矩形截面、圆形截面、工字形截面和薄圆环形截面上剪应力的分布规律、最大剪应力所在的位置以及最大剪应力的计算方法。 3.掌握梁内最大应力的特点和梁的强度条件建立的依据；熟练运用梁的强度条件进行强度计算，截面选择和确定许用荷载；根据所学到的理论知识，提出提高梁弯曲强度的措施。 本次教学重点或难点1.重点掌握平面弯曲正应力计算公式各个符号的含义及矩形、圆形和空心截面的Iz值和Wz值；计算梁横截面上指定点处的弯曲正应力的方法及找出梁正应力危险截面的位置和危险截面上危险点的位置；运用梁的强度条件进行强度校核，截面选择和确定许用荷载。 2.难点梁在纯弯曲时正应力公式推导，弯曲正应力在横截面上的分布规律。 主要方法及手段采用文字教材，结合弯曲挂图进行课堂教学，使学生掌握梁在纯弯曲时正应力公式推导及矩形、圆形和空心截面的Iz值和Wz值；结合例题进行课堂教学，使学生掌握计算梁横截面上指定点处的弯曲正应力的方法及找出梁正应力危险截面的位置和危险截面上危险点的位置。 教学基本内容和教学过程作业或思考题第七章弯曲应力第一节梁弯曲时的正应力第二节弯曲正应力强度计算第三节梁弯曲时的剪应力第四节提高梁的弯曲强度的措施思考题15习题7-3，7-6，7-7，7-811第八章教学单元授课时间第 11、12周授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排4授课题目第八章弯曲变形教学目的和要求1.建立挠曲线、挠度和转角的概念，掌握它们之间的关系；理解挠曲线近似微分方程建立的方法，明确其使用条件，并能根据梁的荷载和支座情况，正确分段建立各梁段的挠曲线微分方程；根据梁的边界条件和连续条件正确地计算积分常数；熟记简支梁在全跨均布荷载或跨中有集中力作用的最大挠度和最大转角的表达式；熟记简支梁一端有外力偶作用时，梁两段横截面转角之间的关系。 2.理解按叠加原理计算梁的位移的原理，熟悉掌握梁变形计算的叠加法；梁刚度条件的应用，解决梁的刚度校核和截面选择问题；简单超静定梁的解法。 本次教学重点或难点1.重点正确分段建立各梁段的挠曲线微分方程；梁刚度条件的应用。 2.难点根据梁的边界条件和连续条件正确地计算积分常数；超静定梁的解法。 主要方法及手段采用文字教材，结合例题进行课堂教学，使学生掌握挠曲线微分方程的应用。 教学基本内容和教学过程作业或思考题课后小结第八章弯曲变形第一节工程中的弯曲变形问题第二节梁的刚度计算第三节静不定梁第四节提高梁刚度的措施思考题18习题8-2，8-4本次课内容主要介绍了梁求任意荷载作用下梁的挠度和转角。 12第九章教学单元授课时间第 12、13周授课方式（请打）理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排4授课题目第九章应力状态分析和强度理论教学目的和要求1.掌握一点处的应力状态和强度理论的概念；熟悉掌握平面应力状态的应力分析。 2.熟练掌握四种强度理论及其相当应力；了解各种强度理论的应用。 本次教学重点或难点1.重点掌握平面应力状态的应力分析；强度理论的概念2.难点主应力及其方向，强度理论的应用。 主要方法及手段采用文字教材，板书结合多媒体进行课堂教学，使学生平面应力状态的应力分析的解析法和图解法。 教学基本内容和教学过程第九章应力状态分析和强度理论第一节应力状态概述第二节平面应力状态分析第三节利用应力圆确定主应力大小和主平面方位第四节用应力圆确定极值切应力及其所在平面的方位第五节三向应力圆及最大切应力第六节广义胡克定律第七节强度理论作业或思考题思考题19习题9-1，9-2，9-3，9-4，9-13课后小结1.掌握叠一点处的应力状态和强度理论的概念；2.熟悉运用平面应力状态的应力分析的解析法和图解法进行求解。 13第十章教学单元授课时间第14周授课方式（请打）第十章组合变形理论课（）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）课时安排2授课题目教学目的和要求1.了解第一类、第二类组合变形的概念。 2.掌握偏心拉伸（压缩）应力分析；较熟练地掌握杆件在拉伸（压缩）与弯曲组合时的强度计算；熟悉截面