《材料力学》教学大纲

1、材料力学教学大纲一、课程基本情况英文名称：Material Mechanics课程编号：F161710003048总 学 时：48 讲课学时： 44 实践学时：4总 学 分：3.0课程性质：必修考核方式：考试适用对象：机械设计制造及其自动化专业、机械工程和车辆工程专业先修课程：大学物理、高等数学、理论力学参考文献：1 单辉祖.材料力学教程（第4版）M.北京：高等教育出版社，20182 刘鸿文.材料力学 = 1 * ROMAN I（第6版）M. 北京：高等教育出版社，20173 HYPERLINK /?key2=%B7%B6%C7%D5%C9%BA&medium=01&category_path

2、=01.00.00.00.00.00 o 范钦珊、殷雅俊、唐靖林 范钦珊, HYPERLINK /?key2=%D2%F3%D1%C5%BF%A1&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 o 范钦珊、殷雅俊、唐靖林 殷雅俊, HYPERLINK /?key2=%CC%C6%BE%B8%C1%D6&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 o 范钦珊、殷雅俊、唐靖林 唐靖林.材料力学(第3版).北京：清华大学出版社，2014二、课程简介与目标材料力学课程是高等工科院校机械类专业必修的一门专业技术基础课，主要研究

3、构件的强度、刚度、稳定性等问题及相关的基础知识。主要目的是通过本课程的学习，使学生掌握材料力学基本概念、基本原理、基本研究分析和计算方法，具有利用材料力学知识解决机械设计及制造过程中复杂机械工程问题相关的计算、推演以及实验分析能力，从而为学生进一步从事机械设计及制造工作奠定良好基础。通过本课程的学习，使学生达到如下目标：目标1：掌握材料力学的基本假定，了解材料力学发展历史，掌握外力、内力、正应力、切应力、正应变、切应变等基本概念，掌握杆件变形的基本形式及内力计算的截面法。目标2：掌握轴向拉伸与压缩、扭转、弯曲变形的内力、应力、变形的计算和分析方法；掌握各基本变形的强度、刚度条件，能够对机械设计

4、及制造过程中相关工程构件进行强度和刚度计算；掌握工程中连接部分的强度计算。目标3：掌握平面应力状态下应力分析的解析法和图解法；掌握强度理论的概念；掌握弯拉压组合、弯扭组合、弯拉扭组合强度计算方法；理解稳定性的概念；掌握计算轴向受压杆的临界载荷与临界应力；掌握压杆稳定条件与合理设计。目标4：具有利用材料力学实验方法（机测和电测）进行构件力学性能测试能力。三、课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程目标毕业要求目标1目标2目标3目标4指标点1-3 掌握力学、热流体、电工电子学、材料科学等工程基础知识，能够将相关知识和数学模型方法用于机械设计与制造过程中复杂机械工程问题的推演和分析。指标点2-2 能够运

5、用力学、热流体、电工电子学等基本原理和数学模型方法，对复杂机械工程问题进行正确表达。指标点4-3能够根据实验方案，构建实验系统，安全地开展实验，正确的采集实验数据。四、教学内容、教学方法和手段、学时分配（一）教学内容知识单元一：材料力学绪论（支撑课程教学目标1）（建议2学时）教与学要求：掌握材料力学绪论，掌握材料力学的任务、研究对象和研究方法。掌握材料力学三个基本假设和小变形假定，了解材料力学发展历史和外力、内力、正应力、切应力、正应变、切应变基本概念，掌握杆件变形的基本形式，对材料力学基本分析方法-截面法有初步的认识。教学内容：1-1材料力学的研究任务与对象1-2材料力学基本概念重点：材料力

6、学的基本假定，外力、内力、应力、应变等基本概念，截面法难点：截面法知识单元二：轴向拉伸与压缩（支撑课程教学目标2、4）（建议8学时）教与学要求：从实际轴向拉压杆件实例引入，使学生掌握材料力学解决问题基本方法截面法，求解轴力与轴力图；在应力概念基础上，掌握直杆横截面及斜截面应力求解方法，在此基础上理解圣维南原理和应力集中；掌握材料拉伸及压缩时的力学性能；掌握拉压杆的强度条件，安全因数及许用应力；掌握剪切与挤压的强度计算；掌握简单拉压静不定问题。教学内容：2-1轴力与轴力图2-2拉压杆应力与圣维南原理2-3材料拉伸与压缩时力学性能2-4许用应力与强度条件2-5胡克定律与拉压杆变形2-6简单拉压静不

7、定问题2-7连接部分的强度计算重点：拉压杆的应力计算，材料拉伸与压缩时的力学性能，拉压的强度条件，连接件的强度计算，简单的拉压静不定问题。难点：轴向拉伸与压缩的应力计算及强度条件，连接件的强度计算，简单的拉压静不定问题知识单元三：扭转、截面几何性质（支撑课程教学目标2）（建议6学时）教与学要求：掌握切应力互等定理；掌握圆轴扭转时的外力、内力、应力、变形、强度条件、刚度条件；了解非圆截面杆扭转、薄壁杆扭转。掌握极惯性矩、惯性矩的概念；掌握惯性矩的平行移轴公式；理解静矩和形心的概念。教学内容：3-1扭力偶矩与扭矩3-2切应力互等定理与剪切胡克定律3-3圆轴扭转应力3-4极惯性矩与抗扭截面系数3-5

8、圆轴扭转强度条件与合理强度设计3-6圆轴扭转变形与刚度条件3-7截面几何性质重点：扭矩及扭矩图，圆轴扭转的应力及强度计算，圆轴的变形及刚度计算难点：圆轴扭转的应力及强度计算知识单元四：弯曲内力（支撑课程教学目标2）（建议6学时）教与学要求：理解平面弯曲的概念；掌握剪力和弯矩方程、剪力图和弯矩图；了解利用微分关系画梁的剪力图和弯矩图；理解非均布荷载的剪力与弯矩。教学内容：4-1梁的外力与类型4-2梁的剪力、弯矩及剪力图和弯矩图4-3剪力、弯矩与载荷集度间关系（重点）重点：梁的内力及内力图的画法，剪力、弯矩与载荷集度间的关系难点：根据剪力、弯矩与载荷集度间的关系画剪力图和弯矩图知识单元五：弯曲应力

9、（支撑课程教学目标2、4）（建议6学时）教与学要求：掌握对称弯曲正应力公式、梁的强度条件和合理强度设计、提高弯曲强度的措施、弯曲切应力分布规律及双对称截面梁的非对称弯曲问题。教学内容：5-1对称弯曲正应力5-2对称弯曲切应力5-3梁的强度条件5-4梁的合理强度设计5-5双对称截面梁的非对称弯曲重点：弯曲正应力的计算，梁的强度条件难点：弯曲正应力的计算知识单元六：弯曲变形（支撑课程教学目标2）（建议4学时）教与学要求：掌握挠曲线及其近似微分方程、积分法求梁的位移；叠加法求梁的位移、梁的刚度校核。教学内容：6-1挠曲线近似微分方程6-2计算梁位移的积分法6-3计算梁位移的叠加法与叠加原理6-4简单

10、静不定梁6-5梁的刚度条件和合理刚度设计重点：挠曲线的近似微分方程，用积分法计算梁的位移难点：挠曲线的近似微分方程知识单元七：应力状态分析（支撑课程教学目标3）（建议4学时）教与学要求：掌握应力状态的概念；掌握平面应力状态下应力分析的解析法和图解法、广义胡克定律；了解复杂应力状态下的应变能、体积改变能、畸变能。教学内容：7-1平面应力状态应力分析（重点）7-2应力圆7-3复杂应力状态的最大应力（重点）7-4广义胡克定律7-5复杂应力状态下的应变能重点：平面应力状态分析的解析法和图解法，复杂应力状态的最大应力计算难点：平面应力状态分析的解析法和图解法知识单元八：强度理论（支撑课程教学目标3）（建

11、议2学时）教与学要求：掌握强度理论的概念；掌握断裂和屈服的强度理论；掌握强度理论的应用和单向与纯剪切组合变形强度分析方法。教学内容：8-1关于断裂的强度理论8-2关于屈服的强度理论8-3强度理论的应用（重点）重点：断裂和屈服的强度理论及应用难点：断裂和屈服的强度理论知识单元九：组合变形（支撑课程教学目标3）（建议4学时）教与学要求：掌握弯拉压组合、弯扭组合、弯拉扭组合强度计算方法。教学内容：9-1弯拉压组合9-2弯扭组合与弯拉扭组合重点：弯拉压组合变形及强度计算，弯扭组合变形及强度计算难点：弯扭组合变形及强度计算知识单元十：压杆稳定（支撑课程教学目标3）（建议2学时）教与学要求：理解稳定性的概

12、念；掌握计算轴向受压杆的临界载荷与临界应力；掌握压杆稳定条件与合理设计。教学内容：10-1两端铰支细长压杆的临界载荷（重点）10-2两端非铰支细长压杆的临界载荷10-3中小柔度杆的临界应力10-4压杆稳定条件与合理设计（重点）重点：临界力及临界应力的欧拉公式及适用条件，压杆稳定条件难点：临界力及临界应力的欧拉公式综合训练项目综合训练项目一：简单拉压静不定结构的强度分析 目的：理解拉压静不定结构的内力特性，熟练掌握拉压静不定结构内力的计算方法。要求：能对拉压静不定结构进行分析，给出受力简图，能够利用变形协调方程和静力平衡方程求解拉压静不定结构，求得结构的内力并正确画出内力图。成果形式：结构内力计

13、算、强度分析说明书1份。综合训练项目二：组合变形构件的强度分析 目的：熟练掌握组合变形构件的强度分析的分析方法。要求：能根据组合变形构件工程实例，计算组合变形构件的内力，分析最危险截面最危险点，给出最危险点应力状态，进行强度分析。成果形式：组合变形构件的内力计算书、强度分析报告1份。（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时教与学方式、方法讲授实验上机作业训练教学单元122案例式教学、多媒体课件教学单元2862312讲授、多媒体课件、综合训练、实验操作教学单元36611讲授、多媒体课件、作业教学单元46611讲授、多媒体课件、作业教学单元564211讲授、多媒体课件、作业、实验操作教学单元6441

14、1讲授、多媒体课件、作业教学单元74411讲授、多媒体课件、作业教学单元822讲授、多媒体课件教学单元94422案例式教学、多媒体课件、综合训练教学单元102211案例式教学、多媒体课件学时合计484441174五、实践教学环节实验目的：能应用轴向拉伸与压缩的基本知识，对低碳钢和铸铁进行拉伸和压缩实验，能根据测定的实验曲线分析计算拉伸率和截面收缩率，能根据断口形状分析断裂原因，使学生掌握基本的实验数据处理、分析得能力及撰写实验报告的能力。实验内容与要求见下表：（建议4学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求1低碳钢拉伸实验掌握由应力-应变曲线读取屈服极限、强度极限；掌握拉

15、伸率和截面收缩率的分析计算1.测定低碳钢拉伸时的屈服极限、强度极限、拉伸率和截面收缩率2.观察拉伸过程中的实验现象（低碳钢材料的比例、屈服、强化和颈缩现象）3. 绘制应力-应变曲线1验证必做2压缩实验掌握铸铁压缩破坏时断口截面形状并能分析原因1.测定铸铁压缩时强度极限2.观察压缩时脆性材料破坏时的断口截面形状，并分析原因1验证必做3梁的纯弯曲正应力实验掌握电阻应变测量技术的基本原理和电阻应变仪使用方法1.掌握电阻应变测量技术的基本原理和电阻应变仪使用方法2.测量矩形截面梁纯弯曲时横截面上正应力分布规律，并与理论计算结果对比2验证必做六、成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1.以试卷、综合训练、

16、作业（网络平台学习）、实验等形式考核。2.采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩70%，平时成绩占总成绩30%：其中综合训练占10%，作业占10%，课内实验（含报告）占10%。（二）考核权重分配 考核方式及权重教学内容考试作业综合训练实验备注70%10%10%10%教学单元1教学单元2教学单元3教学单元4教学单元5教学单元6教学单元7教学单元8教学单元9教学单元10七、成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分掌握轴向拉伸与压缩、扭转、弯曲变形的内力、应力、变形的计算和分析方法；掌握各基本变形的强度、刚度条件，能够对机械设计及制造过程中相关工程构件进行强度和刚度

17、计算；掌握工程中连接部分的强度计算。课程目标2；毕业要求指标点1-3、2-2掌握平面应力状态下应力分析的解析法和图解法；掌握强度理论的概念；掌握弯拉压组合、弯扭组合、弯拉扭组合强度计算方法；理解稳定性的概念；掌握计算轴向受压杆的临界载荷与临界应力；掌握压杆稳定条件与合理设计。课程目标3；毕业要求指标点1-3、2-2运用所需概念和理论正确，分析准确，计算结果正确；准时上交；作业整洁、书写工整。 90100运用所需概念和理论较正确，分析较准确，计算结果较准确；准时上交；作业有涂改、书写较工整。 8089运用所需概念和理论较正确，分析一般，计算结果部分正确；准时上交；作业有涂改、书写一般。7079运

18、用所需概念和理论基本正确，分析基本准确，计算结果部分正确；准时上交；作业有涂改、书写潦草。6069运用所需概念和理论不太透彻，分析存在一定问题，计算结果大部分不正确；未准时上交、书写潦草。059（2）综合训练成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分掌握拉压静不定结构的受力分析，能够利用变形协调方程和静力平衡方程求解拉压静不定结构，掌握拉压静不定结构的内力并正确画出内力图。课程目标2；毕业要求指标点1-3、2-2能熟练对拉压静不定结构进行分析，给出受力简图，能够利用变形协调方程和静力平衡方程求解拉压静不定结构，求得结构的内力并正确画出内力图。90100能准确对拉压静不定结构进行分析，给出受力简图

19、，能够利用变形协调方程和静力平衡方程求解拉压静不定结构，求得结构的内力并正确画出内力图。8089能较正确对拉压静不定结构进行分析，给出受力简图，能够利用变形协调方程和静力平衡方程求解拉压静不定结构，求得结构的内力并正确画出内力图。7079基本能对拉压静不定结构进行分析，给出受力简图，能够利用变形协调方程和静力平衡方程求解拉压静不定结构，求得结构的内力并正确画出内力图。6069未能对拉压静不定结构进行分析，给出受力简图，能够利用变形协调方程和静力平衡方程求解拉压静不定结构，求得结构的内力并正确画出内力图。059掌握组合变形构件的内力，能够分析最危险截面最危险点，掌握危险点应力状态及强度分析。课程

20、目标3；毕业要求指标点1-3、2-2能熟练根据组合变形构件工程实例，计算组合变形构件的内力，分析最危险截面最危险点，给出最危险点应力状态，进行强度分析。90100能准确根据组合变形构件工程实例，计算组合变形构件的内力，分析最危险截面最危险点，给出最危险点应力状态，进行强度分析。8089能较准确根据组合变形构件工程实例，计算组合变形构件的内力，分析最危险截面最危险点，给出最危险点应力状态，进行强度分析。7079基本能根据组合变形构件工程实例，计算组合变形构件的内力，分析最危险截面最危险点，给出最危险点应力状态，进行强度分析。6069不能根据组合变形构件工程实例，计算组合变形构件的内力，分析最危险

21、截面最危险点，给出最危险点应力状态，进行强度分析。059（3）实验成绩评价标准实验成绩占总成绩比例：实验过程占50%，实验报告占50%。基本要求评价标准知识掌握情况得分目标4：具有利用材料力学实验方法（机测和电测）进行构件力学性能测试能力。课程目标4；毕业要求指标点4-3能熟练掌握实验操作规范、采集数据正确，得出的结果正确。90100能正确掌握实验操作较规范、采集数据较正确，得出的结果较正确。8089能较正确掌握实验操作规范、采集数据基本正确，得出的结果基本正确。7079能基本掌握实验操作规范、采集数据基本正确，得出的结果部分正确。6069不能掌握实验操作规范、采集数据不正确，得出的结果不正确

22、。0592.期末考试评价与评分标准期末考试试卷的评分标准和评价标准的制定见下表，其中评价标准决定评分标准，依据评价标准制定的详细评分标准见考试试卷“标准答案及评分标准”。基本要求评价标准知识掌握情况得分掌握材料力学的基本假定，了解材料力学发展历史，掌握外力、内力、正应力、切应力、正应变、切应变等基本概念，掌握杆件变形的基本形式及内力计算的截面法。课程目标1；毕业要求指标点1-3、2-2能熟练掌握材料力学三个基本假设和小变形假定，理解并掌握外力、内力、正应力、切应力、正应变、切应变基本概念，掌握杆件变形的基本形式和截面法。90100能准确掌握材料力学三个基本假设和小变形假定，外力、内力、正应力、

23、切应力、正应变、切应变基本概念，掌握杆件变形的基本形式和截面法。8089能较准确掌握材料力学三个基本假设和小变形假定，了解材料力学发展历史和外力、内力、正应力、切应力、正应变、切应变基本概念，掌握杆件变形的基本形式和截面法。7079能基本掌握掌握材料力学三个基本假设和小变形假定，外力、内力、正应力、切应力、正应变、切应变基本概念，掌握杆件变形的基本形式和截面法。6069不能掌握材料力学三个基本假设和小变形假定，外力、内力、正应力、切应力、正应变、切应变基本概念，掌握杆件变形的基本形式和截面法。059掌握轴向拉伸与压缩、扭转、弯曲变形的内力、应力、变形的计算和分析方法；掌握各基本变形的强度、刚度条件，能够对机械设计及制造过程中相关工程构件进行强度和刚度计算；掌握工程中连接部分的强度计算。课程目标2；毕业要求指标点1-3、2-2能够熟练运用所学理论方法，对构件进行内力、应力计算，并能准确进行强度和刚度计算，分析准确。90100能够正确运用所学理论方法，对构件进行内力、