海南大材料力学教案第13章 能量法

PAGE8PAGE3教师姓名：职称：请插入日期海南大学教案2017~2018学年第1学期学院（部、中心）机电工程学院机械工程系课程名称材料力学专业、年级、班级主讲教师王涛教案编写说明教案又称课时授课计划，是任课教师的教学实施方案。任课教师应根据专业的培养方案，紧扣教学大纲，认真分析教学内容，切合学生实际，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号（每堂课一个序号）。2、教学时数：指完成一个授课题目所用教学时间。理论课通常以学时数为单位（一般2学时），而实践课则以学时数，天数或周数为单位。3、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。4、题目：标明章、节或主题。5、教学目的要求。6、教学重点、难点。5、教学方式和手段。6、教学过程（含复习旧课、引入新课、组织教学、启发思维等）。将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排。本部分不同专业的授课可有自己的特色。7、讨论、思考题和作业。8、参考资料：列出参考书籍、有关资料。9、日期的填写系指本堂课授课的时间。授课教案应根据专业技术领域发展、教学要求变化、学生实际水平，以及教师以往教学的课后小结、批注等进行补充、修改或重写，以保持教学内容的先进性和适用性。请妥善保存各阶段的教案，并配合好学院的教学检查和归档等工作。材料力学课程教案编号：课时安排：1学时教学课型：理论课√□实验课□习题课□实践课□其它□题目：能量法变形能的普遍表达式。莫尔积分。图乘法。功的互等定理与位移互等定理。卡氏定理。教学目的要求：在了解材料力学能量法问题的基础上使学生对材料力学变形能的计算意义有直观的认识，同时了解工程实践中变形能计算的必要性。2．培养学生探索、观察、以及归纳的能力，提高运用知识的创造性。3.提高学生的计算能力，并实现理论与工程实际问题对接。在结合实际工程教学重点、难点：1.重点掌握外力功、变形能的计算方法。2.重点掌握能量法的基本原理。3.要求熟练掌握五种基本变形状态下的变形能的计算。4.难点之一是莫尔积分公式的正确应用。5．难点之二是莫尔积分公式应用的推广。6.重点掌握单位载荷法与图乘法之间的关系。7.重点掌握图乘法的基本原理与应用条件。8.重点掌握位移互等定理的推导方法及其应用。9.要求掌握卡氏第二定理的推导方法及其应用。教学方式和手段：通过课件演示、学生交流、师生交流等形式，培养提高学生掌握刚体定轴转动运动的内涵和解决实际问题能力。教学过程：课程教学的基本理念：遵循提出问题，分析问题，解决问题，总结评价，应用扩展的基本思路。提高学生的运用力学知识的能力和理解科研方法的基本过程，体会运用力学知识解决工程实际问题的思路和方法，提高学生的创新能力。一、创设情境、导入新课提出问题：为什么要研究材料力学能量法计算问题，利用工程中的实际科研案例甘蔗收获的方法进行话题激趣，使学生整堂课都能保持积极的心态去分析工程案例并解决实际问题，探索新知。提出材料力学变形能计算基本概念和计算方法分析问题：通过学习变形能的普遍表达式，引人研究掌握外力功、变形能的计算方法，掌握五种基本变形状态下的变形能的计算，莫尔积分公式的正确应用和推广。单位载荷法与图乘法之间的关系，掌握图乘法的基本原理与应用条件，位移互等定理的推导方法及其应用。通过试验介绍材料力学拉压计算解决问题：井筒内杆管柱的屈曲行为是油气井工程中的关键问题之一.选取井筒内细长杆管柱为研究对象,根据受压管柱发生正弦或螺旋屈曲的几何形状,综合考虑屈曲后与井筒的接触摩擦状态,采用拉格朗日乘数法描述井筒的滑动位移边界,在能量法中引入重力势能及摩阻力耗散能,推导了受压杆管柱与井筒的接触力、摩阻力计算公式.并研制了专用管柱后屈曲实验装置,得出管柱发生正弦、螺旋屈曲失稳临界载荷及摩阻力变化规律,实验与理论结果吻合较好,为钻柱、连续油管等钻修作业中管柱的屈曲问题提供了一种行之有效的计算方法。四、总结并扩展提供研究的案例，再扩展学生思维。在工程应用中需要设计运动学装置，结合科研实际课题讨论，比如根据疲劳损伤滞后能等效原理，导出了缺口件与光滑件的当量应力关系，通过Ｎｅｕｂｅｒ公式和饱和应力应变关系，可确定当量应力取值；采用定量方程随机化方程，建立了γ－ｐ－ε－Ｎ曲线（置信度－可靠度－应变－寿命曲线）公式及其实验测试方式；根据疲劳累积损伤理论和γ－ｐ－ε－Ｎ曲线公式，得到了随机载荷谱作用下构件疲劳寿命估算公式；最后，实验验证了复杂实测载荷谱作用下，ＬＹ１２ＣＺ铝合金含孔试样的疲劳寿命估算结果以及扩展到其他领域的创新设计远景，给学生一个广阔的思维空间进行运动学创新装置方案设计等。给学生提供广阔的思路有利于进行创新发明。讨论、思考题、作业：2，5，5，10，16，17参考资料：刘鸿文材料力学第五版高等教育出版社后记：本节课的教学设计主要有3个特点：（一）教学流程设计上符合认知规律

采用结合工程实际案例的说明提出能量法计算的必要性，让学生通过对生活实例来加深对压杆稳定计算和校核的理解，按照提出问题、分析问题和解决问题的思路进行分析，进一步提高学生的思考能力。（二）提高学生对能量法的学习解决机械工程问题计算的能力通过师生的讨论并启发对比运用不同的创新思维方法逐层深入讨论，提高学生的基础理论理解能力。（三）引入实际课题进行案