内科大材料力学A课程教学大纲

材料力学A课程教学大纲英文名称：MaterialofMechanicsA课程编号：63125206学时数：80其中实验学时数：10课外学时数：0学分数：5适用专业：工程力学、机械设计制造及其自动化专业一、课程的性质、目的及任务《材料力学》是各门力学课程的基础，在许多工程技术领域中有着广泛的应用。课程教学的主要目的和任务是：使学生掌握材料力学的基本概念、基本原理和基本方法，对杆件的强度、刚度和稳定性问题有明确的认识。初步学会运用这些原理和方法去分析解决实际问题，为学习一系列后继课程打好必要的基础。二、教学内容的基本要求、重点和难点第1章绪论及基本概念1.1材料力学的任务理解材料力学的任务和研究对象；了解构件正常工作时应满足的要求。1.2变形固体的基本假设理解变形固体的概念；掌握变形固体的基本假设。1.3外力及其分类了解外力的概念和分类。1.4内力、截面法和应力的概念理解用截面法求内力的方法；掌握截面上点的应力的概念。1.5变形与应变掌握变形与应变的概念。1.6杆件变形的基本形式了解四种杆件变形的基本形式。第2章轴向拉伸与压缩2.1轴向拉伸与压缩的概念掌握轴向拉伸和压缩的概念及工程背景。2.2内力、截面法、轴力、轴力图掌握轴力的计算方法和轴力图的画法。2.3拉（压）杆内的应力掌握拉（压）直杆横截面和斜截面上应力的计算。2.4拉（压）杆的变形掌握轴向拉（压）杆的变形的计算；掌握线应变、弹性模量、抗拉（压）刚度的概念；理解横向变形、泊松比、虎克定律。2.5拉（压）杆的应变能掌握拉压变形能、比能的计算。2.6材料在拉伸和压缩时的力学性能通过低碳钢的拉伸实验，掌握拉伸应力—应变图及其特性；掌握比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限的概念，观察屈服时试件表面的滑移线。了解延伸率和截面收缩率的概念；了解铸铁和其它材料的拉伸试验；通过材料的压缩实验，了解材料压缩时的应力-应变曲线。2.7强度条件、安全系数、许用应力熟练掌握应用强度条件进行结构的强度校核、截面设计、许用载荷的计算；了解安全系数、许用应力的确定。2.8拉伸、压缩超静定问题（机械专业）掌握简单的拉压超静定问题。2.9温度应力和装配应力（机械专业）了解简单的温度应力和装配应力。2.10应力集中的概念了解应力集中的概念。【重点和难点】拉伸或压缩时横截面上的应力；轴向拉伸或压缩的变形；材料拉伸时的力学性能。第3章扭转3.1概述掌握扭转的概念。3.2薄壁圆筒的扭转理解薄壁圆筒扭转时的应力和变形；掌握纯剪切、剪切应变、剪切弹性模量的概念及剪切虎克定律、剪切力互等定理。3.3传动轴的外力偶矩、扭矩及扭矩图掌握功率、转速与外力矩间的关系；掌握扭矩的计算和扭矩图的画法。3.4等直圆杆扭转时的应力、强度条件熟练掌握等直圆轴扭转时的应力计算和强度条件的应用。3.5等直圆杆扭转时的变形、刚度条件熟练掌握等直圆轴扭转时的变形计算和刚度条件的应用；掌握极惯性矩、抗扭截面模量、抗扭刚度的概念。3.6等直圆杆扭转时的应变能掌握等直圆杆扭转时的弹性应变能的计算。3.7等直非圆杆自由扭转时的应力和变形了解矩形截面杆的扭转变形特点。【重点和难点】等直圆杆扭转时的应力、强度条件和变形、刚度条件。第4章剪切4.1剪切和挤压的概念掌握剪切和挤压的概念。4.2连接件的实用计算法掌握剪切应力和挤压应力的计算；掌握简单连接件的实用计算方法。第5章截面的几何性质5.1截面的静矩和形心位置掌握静矩和形心位置的计算公式。5.2极惯性矩、惯性矩、惯性积掌握惯性矩、惯性积和惯性半径的概念；掌握简单图形的惯性矩和惯性积的计算。5.3惯性矩和惯性积的平行移轴公式熟练掌握平行移轴公式及组合截面的惯性矩的计算。5.4惯性矩和惯性积的转轴公式了解惯性矩和惯性积的转轴公式、了解形心主轴和形心主惯性矩。第6章弯曲应力6.1对称弯曲的概念及梁的计算简图掌握平面弯曲的概念，了解工程实例中的弯曲变形，掌握梁的计算简图。6.2梁的剪力和弯矩、剪力图和弯矩图掌握剪力、弯矩及其方程、剪力图和弯矩图；熟练掌握用载荷集度、剪力和弯矩间的关系画剪力图和弯矩图。6.3平面刚架和曲杆的内力图（力学专业）了解平面刚架和曲杆的内力图的画法。【重点和难点】载荷集度、剪力和弯矩间的关系。第7章弯曲应力7.1梁的纯弯曲掌握纯弯曲的概念。7.2梁横截面上的正应力、梁的正应力强度条件熟练掌握梁纯弯曲时的正应力公式及梁正应力的强度计算；掌握弯矩与挠曲线曲率间的关系及抗弯刚度、抗弯截面模量的概念；了解纯弯曲理论的推广，弯曲中心的概念。7.3梁横截面上的切应力、梁的切应力强度条件了解矩形截面梁、工字型截面梁的切应力的计算公式和分布情况；了解切应力强度校核。7.4梁的合理设计理解提高梁弯曲强度的措施。【重点和难点】梁纯弯曲时的正应力公式及梁正应力的强度计算。第8章梁弯曲时的位移8.1梁的位移－挠度及转角了解工程问题中的弯曲变形，掌握梁的变形和位移﹑挠度和转角的概念。8.2梁的挠曲线近似微分方程及其积分理解梁的挠曲线及其近似微分方程；掌握积分法求梁的变形。8.3按叠加原理计算梁的挠度和转角熟练掌握叠加法求梁的变形。8.4梁的刚度校核、提高梁的刚度的措施掌握梁的刚度校核；了解提高梁弯曲刚度的措施。8.5梁的弯曲应变能掌握梁的弯曲应变能的计算。8.6简单超静定梁（机械专业）能利用变形协调条件求解简单超静定梁。【重点和难点】叠加法求梁的变形。第9章简单的超静定问题9.1超静定问题及其解法掌握超静定系统的概念及求解方法。9.2拉压超静定问题熟练掌握简单拉压超静定问题的解法。9.3扭转超静定问题掌握简单扭转超静定问题的解法。9.4简单超静定梁熟练掌握简单梁的弯曲超静定问题的解法。【重点和难点】静定基的选取和变形协调条件的建立。注：本章适用于力学专业。第10章应力状态和强度理论10.1概述掌握应力状态、强度理论的概念。10.2平面应力状态的应力分析、主应力熟练掌握平面应力状态下的应力分析－解析法和图解法；掌握主应力和主平面的概念。10.3空间应力状态的概念了解三向应力图及最大剪应力；了解梁的主应力﹑主应力迹线的概念（力学专业）。10.4应力与应变间的关系熟练掌握广义虎克定律。10.5空间应力状态下的应变能密度了解体积应变、应变能密度的概念。10.6强度理论及其相当应力掌握强度理论的概念、相当应力的计算；了解脆性断裂和塑性屈服的概念。10.7莫尔强度理论及其相当应力了解莫尔强度理论。10.8各种强度理论的应用熟练掌握最大拉应力理论、最大拉应变理论、最大剪应力理论、形状改变比能理论的应用；掌握材料破坏形式的分析。【重点和难点】应力状态、主应力和主平面的概念；强度理论的概念、破坏形式的分析。第11章组合变形11.1概述掌握组合变形的概念。11.2两相互垂直平面内的弯曲掌握斜弯曲的计算方法。11.3拉伸（压缩）与弯曲掌握拉(压)与弯曲组合时的应力和强度计算；掌握偏心压缩的概念和强度计算；了解截面核心的概念。11.4扭转与弯曲掌握弯扭组合时的应力和强度计算。【重点和难点】组合变形的概念，弯扭组合时的应力和强度计算。第12章压杆稳定12.1压杆稳定性的概念了解稳定平衡和不稳定平衡的概念；掌握压杆稳定性的概念。12.2细长中心受压直杆临界力的欧拉公式熟练掌握细长压杆在两端铰支约束情况下的临界荷载的欧拉公式。12.3不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式、压杆的长度因数了解不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式及长度系数的概念。12.4欧拉公式的应用范围、临界应力总图掌握压杆的柔度的概念及欧拉公式的适用范围；了解超过比例极限时,压杆的临界应力经验公式和临界应力总图。12.5压杆的稳定计算掌握压杆的稳定计算方法；12.6提高压杆稳定性的措施了解压杆的合理截面设计，理解提高压杆稳定性的措施。【重点和难点】压杆稳定性的概念；细长压杆在两端铰支约束情况下的临界荷载的欧拉公式。第13章能量法13.1概述了解能量法原理。13.2应变能、余能掌握应变能的计算；了解余能的概念（力学专业）。13.3功的互等定理理解功的互等定理。13.4卡氏定理熟练掌握用卡氏第二定理求解结构的变形问题。13.5用能量法解超静定系统掌握用卡氏第二定理求解简单的超静定问题。13.6虚功原理（机械专业）理解虚功原理。13.7单位载荷法、莫尔积分（机械专业）掌握用单位载荷法和莫尔积分法求解结构的变形问题。【重点和难点】杆件应变能的计算；卡氏定理。第14章动载荷、交变应力14.1概述了解动载荷和交变应力的概念。14.2构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力计算了解构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力计算。14.3构件受冲击荷载作用时的动应力计算了解构件受冲击荷载作用时的动应力计算。14.4交变应力下材料的疲劳破坏、疲劳极限掌握交变应力及其循环特性；了解材料的疲劳极限、影响材料疲劳极限的主要因素和提高构件疲劳极限的措施。了解构件疲劳强度的计算方法（机械专业）。第15章超静定结构15.1超静定结构概述理解超静定结构的概念；掌握判断超静定结构的方法。15.2用力法解超静定结构掌握用力法解超静定结构的过程。15.3对称及反对称性质的利用理解对称及反对称的概念，了解利用对称及反对称性质简化结构计算的过程。【重点和难点】超静定结构的概念；用力法解超静定结构。注：本章适用于机械专业。三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配（力学专业）学时分配（机械专业）辅导答疑比例1第1章绪论及基本概念讲授222第2章轴向拉伸与压缩讲授884:13第3章剪切讲授222:14第4章扭转讲授666:15第5章截面的几何性质讲授222:16第6章弯曲内力讲授666:17第7章弯曲应力讲授666:18第8章弯曲变形讲授666:19第9章简单的超静定问题讲授44:110第10章应力状态和强度理论讲授1085:111第11章组合变形讲授666:112第12章压杆稳定讲授444:113第13章能量法讲授666:114第14章动载荷、交变应力讲授242:115第15章超静定结构讲授44:1合计7070四、课程各教学环节的要求1、教学方法采用板书讲授与多媒体课件相结合的教学方法，尽量多采用力学演示模型，使学生可以更好的掌握基本理论，加强分析能力的锻炼，学会分析问题和解决问题的方法。2、作业要求每次课后完成材料力学作业练习册中相应的作业，包括选择题、填空题、计算题。选择题、填空题占30%-40%，计算题占60%-70%。3、实验要求本课程安排四项实验，共10课时。具体内容和要求如下：根据《实验指导书》的要求准备实验、完成实验内容、每次实验结束后要求学生书写实验报告。序号实验名称实验内容学时实验一金属材料的拉伸、压缩实验测定金属材料在拉伸和压缩时的力学性能指标2实验二梁的纯弯曲正应力实验测定梁的弯曲正应力的大小及分布规律2实验三复杂受力杆件综合实验测量并计算薄壁矩形管在三个位置上受偏心压缩载荷作用时，表面各测点的应力，同时将实验得到的应力值与理论值进行比较，确定三种加载情况下中性轴位置。4实验四扭转、冲击、疲劳、光弹综合演示实验扭转破坏演示、冲击韧性测定、光弹法测应力、