《材料力学》课程教学大纲

《材料力学》教学大纲课程编码：632028课程名称：《材料力学》课程英文名称：MechanicsofMaterials课程类别：学科基础课课程性质：必修课学时（理论+实践）：72学分：4.5开课学期：第三学期选用教材：《材料力学》，孙训方方孝淑关来泰，高等教育出版社，2009。主要参考书：1．《材料力学》，S.铁摩辛柯，科学出版社，19782．《材料力学》，粟一凡，高等教育出版社，19863.《材料力学》，梁治明、丘侃编，高等教育出版社，19854.《材料力学》(Ⅰ、Ⅱ)，单辉祖，高等教育出版社，19995.《材料力学》，范钦珊主编，任文敏,陈艳秋,范钦珊编著，高等教育出版社，20046.《材料力学习题精选精解》，范磷编著，同济大学出版社，20017.《材料力学习题解析》，胡增强编，清华大学出版社，2005一、中英文课程简介：材料力学是应用力学的一个分支，是勘察工程、土木工程专业的主干课程之一，是一门技术基础课程，它也是基础课和专业课之间的桥梁。本课程以理论力学为基础，研究各种工程材料和构件在外力作用下所表现的力学性能，为工程设计提供了必需的力学基本知识和计算方法。本课程使学生了解和掌握可变形固体构件在承受各种荷载时的性能，初步学会合理地确定构件的材料形状和尺寸，以达到安全与经济的设计要求。MechanicsofMaterialsisabranchofMechanics,andisasubjectoffoundation.Thiscoursebuildsontheprinciplesofstaticsmasteredinthecourse"TheoreticalMechanics"andwillintroducethestudentstothefundamentalsofMechanicsofMaterials.Thissubjectcoversbasicconceptsofsolidmechanicsandmechanicalbehaviorofmaterials,includingstress-strainrelationships,beambending,stresstransformationandstabilityofcolumns.Structuralbehaviorwillbeanalyzed,alongwiththematerialandgeometriccontributionstothebehaviorofstructures.二、课程目的、性质与任务材料力学是土木工程专业的一门主要的技术基础课。本课程的教学目的是使学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分析能力和初步的实验能力。培养学生的力学素质和定性、定量分析能力，为学生学习相关专业课程及进行结构设计和科学研究奠定良好的基础。三、教学基本要求系统掌握本学科的基本概念、基本理论。全面掌握材料的力学性能和变形规律。重点掌握：(1)杆件轴向拉伸压缩变形；(2)圆轴扭转变形；（3）梁弯曲变形；(4)应力状态和强度理论；（5）杆件的简单组合变形；（6）压杆稳定概念及欧拉公式应用。4.注重培养学生的思维能力，采用理论与实践相结合，理论讲述与案例分析相结合的方法进行教学，穿插课程设计(小论文)的环节，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。四、各章节内容及学时分配第一章绪论第一节材料力学的任务一、举例二、研究的对象三、基本假设四、材料力学的任务第二节内力一、外力与内力二、截面法第三节应力一、应力二、总应力、正应力和剪应力第四节变形与应变一、变形二、应变第五节杆件变形的基本形式第二章轴心拉伸与压缩第一节基本概念一、基本概念二、实例第二节横截面上的内力与应力一、横截面上的内力二、横截面上的应力第三节斜截面上的内力与应力一、横截面上的内力二、横截面上的应力第四节变形计算虎克定律一、轴向变形虎克定律二、横向变形泊松比第五节强度条件与刚度条件一、校核杆件强度二、设计截面尺寸三、计算许用荷载四、刚度条件第六节应力集中一、定义二、计算公式第七节超静定问题一、求解方法二、装配应力三、温度应力第八节圆筒形薄壁容器的压力一、横截面上的应力计算二、纵截面上的应力计算第九节材料受拉和受压时的力学性能、安全系数的选定一、实验试件和试验设备二、低碳钢、铸铁拉伸时的力学性能三、低碳钢、铸铁压缩时的力学性能四、其它材料的受拉和受压时的力学性能五、安全系数轴向拉压实验第三章剪切第一节剪切的使用计算第二节挤压的使用计算第四章扭转第一节概念与工程实例一、基本概念二、实例第二节自由扭转杆件的内力计算一、外力矩计算二、内力三、扭矩图第三节圆轴扭转时横截面上的应力一、变形几何关系二、物理关系三、静力学关系第四节扭转变形计算强度条件和刚度条件一、变形计算二、强度条件三、刚度条件第五节其它截面杆的自由扭转一、矩形截面杆的自由扭转二、薄壁杆件的的自由扭转三、圆柱形密圈螺旋弹簧圆轴扭转实验第五章弯曲应力第一节概念与工程实例一、基本概念二、实例三、梁的分类第二节剪力方程弯矩方程一、内力：剪力和弯矩二、内力方程：剪力方程弯矩方程第三节利用分布集度q、剪力Q、弯矩M微分关系作内力图一、分布集度q、剪力Q、弯矩M的微分关系二、画图规律第四节纯弯曲正应力及其强度条件一、纯弯曲正应力的计算公式二、适用范围三、强度条件第五节剪应力及其强度条件一、矩形截面弯曲剪应力的计算公式二、其它截面弯曲剪应力的计算公式三、强度条件第六节提高梁承载能力的措施梁弯曲正应力测定实验第六章梁弯曲时的位移第一节梁的位移——挠度及转角第二节梁的挠曲线近似微分方程及其积分第三节按叠加原理计算梁的挠度和转角第四节异函数•梁挠曲线的初参数方程第五节梁的刚度校核•提高梁的刚度的措施第六节梁内的弯曲应变能第七章简单的超静定问题第一节超静定问题及其解法第二节拉压超静定问题第三节扭转超静定问题第四节简单超静定梁第八章应力状态与强度理论第一节概述第二节平面应力状态的应力分析•主应力第三节空间应力状态的概念第四节应力与应变间的关系第五节空间应力状态下的应变能密度第六节强度理论及其相当应力第七节莫尔强度理论及其相当应力第八节各种强度理论的应用第九章能量法第一节概述第二节应变能的计算第三节卡氏定理第十章组合变形第一节概述第二节拉伸（压缩）与弯曲的组合第三节斜弯曲第四节扭转与拉压以及扭转与弯曲的组合第十一章压杆稳定第一节概念第二节两端铰支的临界力第三节杆端不同的压杆临界力压杆稳定实验附录I截面的几何性质第一节截面的静矩和形心位置第二节极惯性矩•惯性矩•惯性积第三节惯性矩和惯性积的平行移轴公式•组合截面的惯性矩和惯性积第四节惯性矩和惯性积的转轴公式•截面的主惯性轴和主惯性矩第五节计算惯性矩的近似方法具体学时安排章次教学内容学时章次教学内容学时第一章绪论4第七章简单的超静定问题4第二章轴心拉伸与压缩12第八章应力状态与强度理论8第三章剪切2第九章能量法4第四章扭转8第十章组合变形6第五章弯曲应力12第十一章压杆稳定4第六章梁弯曲时的位移6附录I截面的几何性质2合计72五、实验项目一览表序号实验项目内容提要实验类型学时分配主要仪器设备实验地点备注1低碳钢、铸铁拉伸实验使学生能够认识对低碳钢、铸铁等塑性、脆性材料在拉伸作用下的内力、变形、应力、应变和破坏形式。演示性2万能试验机（WAW-300D）李四光实验楼1202低碳钢、铸铁压缩实验1）了解低碳钢、铸铁在压缩实验中产生的各种现象；测定其相应的力学性能。2）测定其相应的力学性能。演示性2万能试验机（WAW-300D）李四光实验楼1203梁（混凝土等）弯曲正应力测定实验使学生能够认识对纯弯曲梁的内力、变形、应力、应变和破坏形式，全面认识及掌握其力学规律。综合性研究性2XL3418多功能实验装置李四光实验楼1204压杆稳定实验使学生能够认识对细长杆轴压缩失稳时的变形、应变和破坏形式，全面认识及掌握其力学规律。演示性2XL3410S压杆稳定实验装置李四光实验楼1205低碳钢、铸铁、混