《材料力学》教学大纲（本科）.docx

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1、材料力学教学大纲课程英文名Mechanics of materials课程代码B0817Y00学分4总学时64理论学时56实验/实践学时8课程类别学科基础课课程性质必修先修课程高等数学、理论力学适用专业工程力学开课学院计量测试工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课：课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位材料力学是工程力学专业必修的一门主要基础课。材料力学在工程专业培养过程中处于 由学习基础理论过渡到工程专业设计课程的地位，构筑作为工程技术根基的知识结构；通过这门 课程的学习要求培养学生对T.程设计中构件的有关强度、

2、刚度以及稳定性等问题有必要的基础知 识、明确的基本概念，具有较熟练的计算能力和一定的实验能力。材料力学是变形固体力学入门 的专业基础课，为学生后继课程学习、以及从事工程技术工作打下坚实的力学基础，发挥其他课 程不可替代的综合素质教育作用。（二）课程目标1 .知识水平教学目标通过本课程的教学，使学生对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识，能熟练地 作出杆件在基本变形下的内力图，计算其应力和位移，并进行强度和刚度计算。对压杆的稳定性 概念有明确的认识，会计算轴向受压杆的临界应力，并进行稳定性校核。了解低碳钢和灰口铸铁 的基本力学性能及其测定方法、应力状态理论和组合变形下杆件的强度计算的基本

3、原理和方法。 初步掌握材料力学中的能量法，应用能量法解决静不定问题和动载荷问题等。2 .能力培养目标培养学生将工程实际问胭提炼成力学问题（即力学建模）从而进行求解的能力以及实验技能, 利用此课程对学生进行工程力学专业综合教育作用，并为后续课程的学习打下坚实的基础和形成 专业的思维方式。3.素质培养目标通过融入课程思政元素，培养学生艰苦奋斗的工作作风、严谨求实的科学精神、积极向上的 人生态度和敢于创新的时代精神，强化学生的家国情怀和社会责任感，同时使学生对工程力学专 业知识产生浓厚的兴趣和对专业的热爱。二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，结合课后作业、课堂讨论、小组大作业、实验教学等。课

4、堂教学：讲述材料力学的基本概念和基本分析方法，讲解杆件在各基本变形下的内力图的 画法，进行应力和位移、强度和刚度的计算等，让学生对相关概念、理论有基本的了解和掌握。课后作业：材料力学课程理论较多同时与工程实际关系紧密，课后习题可带助学生加深对相 关理论和概念的理解，通过习题训练，培养学生分析解决实际问题的能力。课堂讨论：材料力学课程中有些内容比较抽象，有些问题可以有多种解决途径，通过安排 2-3次课堂讨论调动学生学习的主观能动性，引导学生发散思维，鼓励学生批判精神，培养学生 的创新意识和创新能力。实验教学：材料力学课程非常注重理论与实践的联系，通过拉伸、扭转和弯曲实验，让学生 直接观察和感受到

5、材料的变形和破坏形式，加深对相关理论的力学，体会从实践到理论再从理论 到实践的科学精神和科学方法。同时，实验设备、实验试样的准备以及实验结果的整理分析过程 让学生得到科学实验的初步训练。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求5毕业要求8毕业要求9课程目标1HMH课程目标2HMH课程目标3MMH四、课程主要内容与基本要求第一章材料力学概述（2学时）内容要求：了解材料力学的任务、变形固体的概念；理解变形固体的基本假设，理解内力和 应力概念；掌握杆件变形的基本形式分

6、类；熟练掌握截面法求取内力.重点：杆件的四种基本变形。难点：理解变形固体的三个基本假设。课程思政：例举我国典型桥梁、建筑和重型机械等，说明其中材料力学的应用，学生了解我 国国民经济建设中的伟大成就。第二章轴向载荷作用下杆件的材料力学问题（4学分）内容要求：了解轴向拉伸和压缩的概念、内力的概念及其分类。掌握轴向拉压内力的计算方法及内力图的绘制；理解拉压应力的分布规律；正确计算横截 面的应力及变形计算。熟悉常见材料在拉伸和压缩时的力学性质：理解拉压变形理论、胡克定律、拉压杆的应变 能。熟悉安全因素和许用应力的概念；掌握拉压杆的强度条件和强度计算。掌握拉压杆变形及位移静不定计算、装配应力温度应力的计

7、算方法；理解应力集中的概念 及圣维南原理。重点：轴向拉压杆内力、应力、变形的计算。难点：拉压静不定问题中的变形协调条件。通过讲解原理，多举例题，把变形协调条件的形 式进行归类来解决。第三章常温静载下材料的力学性能（4学分）内容求要：了解低碳钢和铸铁两种典型材料拉伸时的力学性能；熟悉和理解两种典型材料压 缩时的应力-应变曲线；掌握两种典型材料拉伸时的力学性能；了解混凝土拉伸与压缩时的应力- 应变曲线。重点：低碳钢和铸铁两种典型材料拉伸和压缩应力-应变曲线。难点：比例极限和弹性极限的区别。课程思政：结合圣维南原理，说明科学研究中大胆假设，谨慎求证，对于认识规律，获得重 要发现的重要性。第四章连接件

8、强度的工程假定计算（2学分）内容求要：了解常用连接件形式和特点：掌握剪切强度和挤压强度的实用计算方法。重点：剪切和挤压强度的实用计算。难点：剪切面和挤压面的确定。第五章圆轴扭转时的强度与刚度设计（6学分）内容要求：熟悉薄壁圆筒的扭转概念和计算；理解纯剪切的概念及切应力互等定理。掌握传动轴的外力偶矩的计算，以及扭矩的概念和扭矩图的绘制。掌握圆杆扭转时的应力、变形计算及强度、刚度条件。熟悉等直圆杆扭转时的应变能，等直非圆杆自由扭转时的应力和变形；了解密圈螺旋弹簧 的应力和变形的计算。重点：圆轴扭转时的应力和变形计算。难点：综合考虑圆轴扭转的强度和刚度条件设计轴的宜径。第六章剪力图与弯矩图（4学分）

9、内容要求：了解平面弯曲、对称弯曲的概念及梁的计算简图：掌握梁的剪力方程和弯矩方程；理解载荷 集度与剪力、弯矩之间的关系；正确作出梁和平面刚架的剪力图和弯矩图及曲杆的内力图。重点：剪力方程与弯矩方程；剪力图与弯矩图。难点：平面刚架的弯矩方程与弯矩图。第七章平面弯曲正应力分析与强度计算（6学分）内容要求：了解纯弯曲的概念，纯弯曲时横截面的应力的分布规律，了解静矩、惯性矩、惯 性积的概念及其特点：掌握平面图形形心的计算方法，掌握惯性矩的计算方法及平行移轴公式， 掌握弯曲时截面的正应力及切应力的计算；熟悉弯曲强度计算；理解提高弯曲强度的措施。重点：弯曲正应力及切应力的计算。难点：根据弯曲正应力与切应力

10、强度条件进行截面设计。第八章弯曲剪应力分析与弯曲中心的概念（2学分）内容要求：了解开口薄壁梁的弯曲剪应力分析方法；理解开口薄壁梁弯曲时截面上的剪应力 流；掌握实心截面梁的弯曲剪应力公式；掌握薄壁截面梁弯曲时的穹曲中心确定方法。重点：弯曲剪应力的计算。难点：弯曲中心计算方法。第九章斜弯曲、穹曲与拉伸或压缩同时作用时的应力计算与强度设计（4学分）内容要求：了解斜弯曲的概念，了解组合变形的概念；理解叠加原理；掌握斜弯曲的应力计算与强度设计方法；掌握弯曲与拉伸（压缩）及弯曲与扭转同时作用时的应力计算与强度设计。 重点：斜弯曲的应力计算方法，拉伸（压缩）与弯扭组合变形，扭转与弯曲的组合变形。 难点：斜弯

11、曲时中性轴的确定第十章梁的位移分析与刚度问题（6学分）内容要求：了解挠度和转角的概念；理解梁的挠曲线近似微分方程；掌握用积分法和叠加法 计算梁的转角和挠度，并熟练应用梁的弯曲刚度条件进行刚度校核；熟悉简单超静定梁的计算； 理解提高弯曲刚度的措施。重点：叠加法求梁的转角和挠度。难点：积分法求梁的转角和挠度。第十一章应力状态与应变状态分析（6学分）内容要求：了解应力状态的的概念及其分类；掌握二向应力状态的解析法和图解法；了解三 向应力状态的应力圆及单元体的表示法，复杂应力状态下的应变能密度。重点：二向应力状态的解析法和图解法。难点：应力状态分析的解析法与图解法。第十二章一般应力状态下的强度设计准则

12、及其工程应用（2学分）内容要求：了解强度理论概念；理解关于脆性断裂的设计准则，理解关于屈服的设计准则； 掌握圆轴承受弯曲与扭转共同作用时的强度设计方法，掌握圆柱形薄壁容器强度设计方法。重点：强度理论。难点：相当应力概念。十三章压杆（柱）的稳定性分析与稳定性设计（4学分）内容要求：了解压杆稳定性的概念；掌握各种约束条件下临界力的欧拉公式，经验公式的适 用条件及临界力的计算；熟悉提高压杆稳定性计算；理解提高压杆稳定性的措施。重点：稳定性计算。难点：正确选择欧拉公式或经验公式。课程思政：例举工程中由于结构失稳导致的重大伤亡事故，说明深入理解科学原理，正确运 用理论知识和细心认真的工作态度对于工程建设

13、的重要性。第十四章材料力学中的能量方法（6学分）内容要求：理解应变能概念；理解功的互等定理、位移互等定理；熟练掌握计算任意一点位 移的莫尔方法，掌握单位载荷法，掌握计算直杆莫尔积分的图乘法；了解卡式定理。重点：互等定理，莫尔方法。难点：深入理解功的互等定理。课程思政：结合功的互等定理、位移互等定理让学生体会科学之美。第十五章简单的静不定系统（2学分）内容要求：了解静不定问题的概念；理解力法与正则方程；理解对称性与反对称性在求解静 不定问题中的应用：掌握力法计算静不定问题的方法：了解空间静不定结构。重点：力法和正则方程。难点：静不定分析。第十六章动载荷与动应力概述（2学分）内容要求：熟悉动静法；

14、掌握构件作等加速直线运动时、等速转动时及构件受冲击载荷作用时的动应力计算；了解冲击韧性的概念；了解冲击韧性的测试方法。重点：动应力计算。难点：动应力计算。第十七章疲劳强度与构件寿命估算概述（2学分）内容要求：了解交变应力及疲劳破坏的概念；熟悉交变应力的循环特征、应力幅和平均应力 的概念及确定方法：了解疲劳强度的测试方法；理解疲劳寿命概念。重点：疲劳破坏的特点。难点：疲劳寿命概念理解。五、课程学时安排章节号教学内容学时 数学生任务对应课程目 标第一章材料力学概述21.完成应变计算作业2题课程目标3第二章轴向载荷作用下杆件的材料力学问 题41.完成拉压内力、应力和拉压 静不定作业7题课程目标1第三

15、章常温静载下材料的力学性能41.完成拉伸实验报告课程目标1第四章连接件强度的工程假定计算21 .完成连接件强度计算作业3 题课程目标1课程目标2第五章圆轴扭转时的强度与刚度设计61 .完成扭转内力、应力、强度 刚度作业7题2 .完成扭转实验报告课程目标1课程目标2第六章剪力图与弯矩图41.完成弯曲内力计算、剪力图 弯矩图作业4题课程目标1第七章平面弯曲正应力分析与强度计算61 .完成弯曲正应力计算、强度 计算作业8题2 .完成弯曲实验报告课程目标1课程目标2第八章弯曲剪应力分析与弯曲中心的概念21 .完成弯曲剪应力计算作业2 题2 .讨论弯曲剪应力特点和可 能引起的破坏课程目标1第九章斜弯曲、

16、弯曲与拉伸或压缩同时作用 时的应力计算与强度设计41.完成弯曲-拉压组合应力计 算作业2题课程目标1 课程目标2第十章梁的位移分析与刚度问题61 .完成弯曲变形计算作业6 题2 .完成弯扭实验报告课程目标1第十一章应力状态与应变状态分析61.完成应力应变分析计算作 业7题课程目标1课程目标3第十二章一般应力状态卜.的强度设计准则及 其工程应用21 .完成强度计算作业5题2 .讨论低碳钢和铸铁扭转破 坏型式。课程目标1课程目标2第十三章压杆（柱）的稳定性分析与稳定性设 计41.完成压杆稳定计算作业3 题课程目标1课程目标2第十四章材料力学中的能量方法61.完成互等定理、莫尔方法和 图乘法作业7题

17、课程目标1第十五章简单的静不定系统21.完成力法静不定计算作业2 题课程目标1第十六章动载荷与动应力概述21.完成动载荷计算作业2题课程目标1第十七章疲劳强度与构件寿命估算概述21.完成疲劳计算作业2题课程目标3六、实践环节及基本要求注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。序 号实验项FI名称学时基本要求学生任务实验性 质实验 类别1低碳钢和铸铁拉伸 实验2测定低碳钢的弹性模量E；测定低碳钢的力学性数据分析、撰 写实验报告验证性必做2低碳钢和铸铁扭转 实验2测定低碳钢的扭转的弹 性模量G数据分析、撰 写实验报告验证性必做3矩形、T形、工字形 梁纯弯曲正应

18、力试2测定梁在纯弯曲下的弯 曲正应力分布规律；数据分析、撰 写实验报告验证性必做4弯扭组合电测实验2测定梁在弯扭组合变形 下应力分布规律数据分析、撰 写实验报告验证性必做七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核到课率、课堂讨论 发言、平时作业和 实验报告到课率（满分5分）：缺课1次扣1分； 课堂讨论（满分3分）：积极参与，观点 新颖3分，积极参与2分，其他1分； 平时作业（满分12分）：每次作业按5 分制给分，最后取平均分并按满分12进 行折算实验报告（满分10分）：取4次实验报 告的平均分。30% （其中实验10%）期末考核闭卷70%考核类别考试成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（-）推荐教材：材料力学，范钦珊等，清华大学出版社，2014年10月，第三版材料力学实验指导书，张竞，中国水利电力出版社，2010年7月，第一 版（二）主要参考书：1.材料力学，刘鸿文，高等教育出版社，2017.7,第六版。