《材料力学》课程教学大纲

《材料力学》课程名称（中文/英文）：材料力学（MechanicsofMaterials）课程编号：04021005h学分：3学时：总学时48学时分配：讲授学时：42实验学时：6一、课程简介/课程目标（一）课程简介材料力学是一门技术基础课，是核心课程。材料力学是研究物体应力与变形的一门学科，理论性较强同时又与工程实践紧密结合。本课程对提高学生工程概念和力学概念有着重要作用。通过本课程的学习，学生应掌握杆件在常见荷载条件下的强度、刚度及稳定性的基本概念和计算方法。运用强度、刚度及稳定性理论对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等基本计算工作。掌握材料的力学性能及材料力学实验的基本知识和操作技能。为学习有关后续课程打下基础，为设计即经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。通过本课程的学习，培养学生分析和解决简单工程问题的能力，培养学生辩证唯物主义的世界观。通过大学课程学习，奠定自主学习基础，加强适应知识更新过程中需要不断学习的意识和自主学习能力。（二）课程目标课程目标1：掌握材料力学的基本概念、基本理论和基本分析方法，能熟练地作出杆件在基本变形下的内力图，计算其应力和变形，并进行强度和刚度计算。能够完成杆件为主的结构安全性校核、截面设计及许可载荷确定等工程设计计算任务，解决各类工程结构与设备中有关杆件拉伸、压缩、扭转、弯曲等设计中的安全问题。课程目标2：掌握杆件强度、刚度、稳定性等知识的分析过程，掌握复杂应力状态、强度理论的知识。能够识别和判断复杂工程中杆件组合变形、压杆稳定问题，较熟练和较灵活地运用材料力学方法对问题进行力学建模，用力学语言表达，进行力学分析，进行强度、刚度、稳定性计算。课程目标3：掌握材料力学实验的基本知识、基本方法和基本技能，能够面向机械领域复杂工程问题，按照“调研、设计、实施、归纳”的思路开展研究。能够运用材料力学原理解释金属材料和构件的力学行为。二、课程目标和毕业要求的对应关系课程目标毕业要求指标点毕业要求11.2能针对具体的对象建立数学模型并求解。1.工程知识22.2能基于相关科学原理和数学模型方法，正确表达机械领域复杂工程问题。2.问题分析34.1能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析机械领域复杂工程问题的解决方案。4.研究三、教学内容和教学环节与课程目标的对应关系（一）理论教学表一理论教学内容、教学方式和课程目标的关系教学内容知识点教学环节课程目标讲授作业案例分析讨论第一章绪论材料力学的任务；强度、刚度和稳定性的概念；变形固体的基本假设；截面法；内力、应力和应变的概念；杆件变形的基本形式。√√课程目标1第二章拉伸、压缩与剪切轴向拉伸或压缩的概念；轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力；轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力；材料在拉伸或压缩时的力学性能；轴向拉伸或压缩时的强度计算；轴向拉伸或压缩时的变形；轴向拉伸或压缩时的应变能；拉伸或压缩的超静定问题；温度应力、装配应力；应力集中的概念；剪切和挤压的实用计算。√√√√课程目标1第三章扭转扭转的概念；外力偶矩、扭矩和扭矩图；纯剪切的概念；切应力互等定理；圆轴扭转时的应力；圆轴扭转时的强度计算；圆轴扭转时的变形；圆轴扭转时的刚度计算。√√√√课程目标1第四章弯曲内力弯曲变形的概念；受弯杆件的简化；剪力和弯矩；剪力方程和弯矩方程；剪力图和弯矩图√√√课程目标1附录平面图形几何性质静矩和形心；惯性矩和惯性半径；惯性积；平行移轴公式；转轴公式主惯性轴。√√课程目标1第五章弯曲应力纯弯曲；弯曲正应力；弯曲切应力；弯曲强度计算；提高梁抗弯强度的措施；中性轴不是横截面对称轴梁的弯曲强度计算。√√√√课程目标1第六章弯曲变形挠曲线的概念；挠曲线近似微分方程；用积分法求弯曲变形；用叠加法求弯曲变形；梁的刚度计算；简单超静定梁；减小弯曲变形的一些措施。√√√课程目标1第七章应力和应变分析强度理论应力状态的概念；二向应力状态的解析法；二向应力状态的图解法；三向应力状态；广义虎克定律；复杂应力状态的应变能密度；强度理论概述；四种常用强度理论。√√√课程目标2第八章组合变形组合变形和叠加原理；组合变形的分析方法；拉伸或压缩与弯曲的组合；扭转与弯曲的组合。√√√√课程目标2第九章压杆稳定压杆稳定的概念；两端铰支细长压杆临界压力；其他支座条件下细长压杆临界压力；欧拉公式；经验公式、临界应力总图；压杆的稳定性校核；提高压杆稳定性措施。√√√课程目标2实验教学表二实验教学内容、学习要求和课程目标的关系序号实验名称学时实验教学内容学习要求课程目标1金属材料拉伸实验2了解低碳钢和灰口铸铁拉伸时应力和应变的关系认识塑性材料和脆性材料拉伸时的机械性能课程目标32金属材料压缩实验2了解低碳钢和灰口铸铁压缩时应力和应变的关系认识塑性材料和脆性材料压缩时的机械性能课程目标33金属材料扭转实验2了解低碳钢和灰口铸铁压缩时扭转变形系应力和应变的关系认识塑性材料和脆性材料扭转时的机械性能课程目标3实验报告要求：1、每次实验前必须根据实验指导书结合讲课内容进行预习，明确实验目的。2、实验报告要书写整齐，图表要整齐规范。主要仪器设备：万能拉力机、扭转试验台。实验指导书名称：《材料力学实验指导书》自编四、教学安排教学内容课堂教学（学时）实验（学时）总计（学时）第一章绪论202第二章拉伸、压缩与剪切8210第三章扭转426第四章弯曲内力404附录平面图形几何性质202第五章弯曲应力606第六章弯曲变形426第七章应力和应变分析强度理论606第八章组合变形404第九章压杆稳定202合计42648五、课程考核（一）课程考核评价方式课程考核由平时成绩与期末成绩相结合的方式进行。1.平时成绩占40%，主要包括：平时表现占5%，平时作业占15%、实验占10%、期中测评占10%。2.期末成绩占60%，考试采用闭卷笔试方式。考试范围应涵盖所有讲授及实验内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念的了解和掌握程度，对有关理论的理解、掌握及综合运用能力。考试题型以填空题、判断题，简答题和计算题为主。考核与评价方式课程目标成绩比例（期末成绩60%+平时成绩40%）合计平时成绩（40%）期末考试（60%）期中测评（10%）作业（15%）实验（10%）平时表现（5%）16~810.502.565~7558~6624~24.501.535~2531~23300101011合计(成绩构成）101510560100（二）成绩评定办法及依据（1）平时作业评分标准成绩课程目标优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）课程目标1（10.5%）基本概念正确明晰、论述清楚，解题过程完整，答案较正确，书写清晰。基本概念较正确明晰、论述较清楚，解题过程较完整，答案较正确，书写基本清晰。基本概念较正确明晰、论述基本清楚，解题过程基本完整，答案基本正确，基本概念基本上正确明晰、论述基本上清楚，解题过程基本上完整，答案大部分正确，基本概念理解不正确、论述不清楚，解题过程不完整，答案基本不正确，课程目标2（4.5%）严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同的解决问题方案。大致能够基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问题的方案基本正确、基本合理基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问题的方案基本正确、基本合理晰。能够按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，解决问题的方案基本不正确、不合理，不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，不能制定正确和合理解决问题的方案。（2）实验环节考核与评价标准成绩课程目标优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）课程目标3（10%）严格按照实验方案要求操作实验，并及时完成实验报告，实验结果正确大致能够按照实验方案要求操作实验，并及时完成实验报告，实验结果基本正确。基本按照实验方案要求操作实验，未及时完成实验报告，实验结果基本正确。能够按照实验方案要求操作实验，未及时完成实验报告，实验结果正确。不能按照实验方案要求操作实验，未及时完成实验报告，实验方案不合理，实验结果不正确。（3）期中考核与评分标准课程目标考核内容评分标准90-100分80-89分70-79分60-69分<60分课程目标1（6~8%）强度、刚度及稳定性理论知识在拉伸压缩变形、扭转变形应用。熟练掌握材料力学强度、刚度基础知识，对复杂材料问题进行正确的分析和评价。较好掌握材料力学强度、刚度基础知识，对复杂材料问题进行正确的分析和评价。基本掌握材料力学强度、刚度基础知识，对复杂材料问题进行正确的分析和评价。基本掌握材料力学强度、刚度基础知识，对复杂材料问题进行的分析和评价尚需加强。不能掌握材料力学强度、刚度基础知识，，对复杂材料力学问题分析和评价方法错误。课程目标2（4~2%）强度、刚度等力学计算能够正确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。能够较准确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。能够基本准确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。能够部分对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。不能准确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。（4）平时表现与评分标准课程目标考核内容评分标准90-100分80-89分70-79分60-69分<60分课程目标1（2.5%）对强度、刚度及稳定性理论知识等知识点的反应上下课不迟到不早退；课堂上下对知识点能够积极回应；对问题能够积极思考和提问上下课不迟到不早退；课堂上下对知识点回应；对问题能够思考和提问上下课不迟到不早退；课堂上下对知识点基本上能够回应；对问题基本上能够思考和提问上下课不迟到不早退；课堂上下对知识点能够大部分回应；对问题能够大部分思考和提问上下课迟到或早退；课堂上下对知识点不回应；对问题不思考和提问课程目标2（1.5%）对材料力学工程计算的反应上下课不迟到不早退；课堂上下对复杂工程计算能够积极回应上下课不迟到不早退；课堂上下对复杂工程计算能够回应上下课不迟到不早退；课堂上下对复杂工程计算基本上能够回应上下课不迟到不早退；课堂上下对复杂工程计算大部分能够回应上下课迟到或早退；课堂上下对复杂工程计算不回应课程目标3（1%）材料力学实验过程的反应实验安排时间不迟到不早退；对实验问题能够积极回应实验安排时间不迟到不早退；对实验问题能够回应实验安排时间不迟到不早退；对实验问题基本上能够积极回应实验安排时间不迟到不早退；对实验问题大部分能够积极回应实验安排时间迟到或早退；对实验问题不回应（5）期末考核与评分标准课程目标考核内容评分标准90-100分80-89分70-79分60-69分<60分课程目标1（65~75%）材料力学强度、刚度和稳定性基础知识及应用。熟练掌握材料力学强度、刚度和稳定性基础知识，对复杂材料问题进行全面的分析。较好掌握材料力学强度、刚度和稳定性基础知识，对复杂材料问题进行较全面的分析。基本掌握材料力学强度、刚度和稳定性基础知识，对复杂材料问题进行基本分析。基本掌握材料力学强度、刚度和稳定性基础知识，对复杂材料问题进行的分析。不能掌握材料力学强度、刚度和稳定性基础知识，对复杂材料力学问题分析和评价方法错误。课程目标2（35~25%）强度、刚度和稳定性等力学计算能够正确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。能够较准确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。能够基本准确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。能够部分对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。不能准确对工程中材料力学问题和计算制定和分析，解决方案正确。六、教学基本要求对教师的要求：教师应具有一定的工程经验，通过工程举例和理论分析解释材料力学相关概念和原理；通过必要的工程实例展示和讲解，激发本科生的力学思维，加深学生对有关概念、理论等内容的理解。同时采用多媒体辅助教学，加大课堂授课的知识含量，尤其是工程计算实例、工程事故案例分析。课后要布置一定的作业，加深和巩固本科生对所学知识的理解和运用能力。对学生的要求：课前预习在线课程中知识点讲解视频，课堂认真听课和课后全面复习是基本要求；保质保量教师布置的作业；课堂上要认真听讲，并能主动思考材料力学问题；有问题要及时答疑，不得缺课。认真做实验，实验后能分析总结实验结果，撰写出完整齐全的实验报告。七、教学方法采用启发式、探究式教学、问题讨论式、案例分析教学法以及与实验教学相结合的教学方法。教师在理论授课时注重教学互动形式，即采用启发式提问，学生讨论后回答的方式加强交流，重要章节结合实验教学，使教学模式生动多样。本课程采用的教学媒体主要有：文字教材（包括主讲教材和参考书）、课件、在线课程教学资料，在线课程含有课件、知识点讲解视频、典型例题讲解视频、习题讲解视频、随堂测验、章节测验、讨论题等。八、参考教材和阅读书目1.选用教材：（1）理论课教材：《材料力学I》（第6版），刘鸿文主编，高等教育出版社，2018。（2）实验课教材：材料力学实验，刘鸿文吕荣坤编，高等教育出版社，2017。2.参考书：（1）《材料力学》范钦珊主编,高等教育出版社,2019。（2）《材料力学》第6版孙训方等编，高等教育出版社，2019。（3）《材料力学》（翻译版.原书第8版），机械工业出版社，2017。3.推荐网站：（1）网站名：学习通。进入河南农业大学网站，点击教务处，点击金课，搜索材料力学。网址：/portal（2）网站名：中国大学慕课MOOC，网址：/九、本课程与其它课程的联系本课程是一门理论性很强的课程，属于承前（高