土木工程专业材料力学教学与后续课程衔接的探讨.docx

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1、土木工程专业材料力学教学与后续课程衔接的探讨 【摘要】材料力学是土木工程专业的一门重要力学基础课，是学习本专业后续课程如结构力学、混凝土结构原理及钢结构原理等的基础。在材料力学的教学过程中，处理好材料力学学问点与后续课程的连接，可以提高材料力学的教学质量，并为后续课程打下坚实的力学基础。 【关键词】材料力学 教学 后续课程 连接 【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-308907-0234-02 材料力学是土木工程专业的一门重要专业基础平台课，具有完善、严密的理论体系，可以干脆解决很多工程中的实际问题，同时也是使学生的学习从基础理论向专业课程过渡的桥梁，是学生学习

2、后续课程的重要基础。 长期以来，材料力学已经形成了相对稳定的课程体系，但由于课程本身理论性强，内容抽象，公式繁多，学生学习主动性不高，爱好不浓，这是一个干脆影响教学质量和学习效果的重要缘由，也是老师们始终探讨的问题。同行们大都从大纲修订、现代化教学手段、试验教学及考试方式1-3等方面进行探讨。本文则从材料力学和后续课程的联系动身，着重探讨材料力学与结构力学、混凝土结构原理及钢结构原理等后续课程的连接，并渗入到教学过程中，使学生明确相识到所学内容是后续课程的基础，是学好本专业的基石，从而激发学生的学习爱好，提高学生的学习主动性。 一、材料力学与结构力学的连接 材料力学主要是探讨单个杆件的强度、刚

3、度及稳定性问题，而结构力学则是探讨杆件结构的强度、刚度、稳定性和动力反应等问题，是材料力学的深化和延长。所以，在材料力学的教学中，要留意两者之间的联系，适当进行延长和拓展。 例如，在轴向拉伸和压缩中讲到的求解杆件内力的方法截面法，虽然比较简洁，但却是求解全部杆件和杆件结构内力的一般方法。在教学过程中，留意提示学生，以后求解其它变形杆件的内力及结构力学中杆件结构的内力都要用到截面法，提高学生的学习主动性。 又如，在弯曲内力中讲到的弯矩、剪力与分布荷载间的微分关系，可简化梁内力图的绘制。在这里告知学生，这几个微分关系在结构力学里会接着用到，并将扩展为轴力、弯矩、剪力与分布荷载间的微分关系，可简化刚

4、架内力图的绘制，以引起学生的重视。 二、材料力学与混凝土结构原理的连接 材料力学主要围绕杆件的拉压、扭转、弯曲和剪切四种基本变形的内力、应力和变形的计算绽开，而混凝土结构原理主要讲解并描述混凝土受弯构件、受压构件、受拉构件和受扭构件的受力性能和截面设计计算方法。所以材料力学是学习混凝土结构原理的基础。 例如，在弯曲应力中，推导纯弯曲正应力公式时所作的平面假设，在混凝土受弯和受压构件的正截面承载力计算中都有应用，被称为平截面假定。所以，在讲纯弯曲的平面假设时，可以延长一下，以培育学生的学习爱好。 又如，在应力状态中讲到的主应力概念及计算时，可提示学生，在混凝土结构中，依据混凝土梁中的主拉应力迹线

5、和主压应力迹线，可分析梁会产生什么样的裂缝以及如何合理配置钢筋，以激发学生的学习动力。 三、材料力学与钢结构原理的连接 由于钢材的内部组织比较匀称、连续，接近各向同性，且在肯定的应力范围内处于志向弹性工作阶段，符合材料力学所采纳的假定。所以，材料力学是学习钢结构原理的重要基础。 材料力学中的一些基本公式是学习钢结构原理的前提 材料力学中的一些基本公式，例如，梁弯曲时的正应力、剪应力公式，梁的挠曲线近似微分方程，欧拉公式以及第四强度理论的相当应力公式等，都将干脆应用到钢结构的相关计算中。另外，在钢结构的焊缝和螺栓连接计算中也干脆或间接地运用了材料力学中的一些相关公式和应力分布规律。所以，在材料力

6、学的教学中，可以稍稍提及这些公式在钢结构中的应用，使学生明白其重要性，主动主动地学习。 材料力学中的杆件变形是学习钢结构基本构件稳定的前提 材料力学中花了大量的篇幅讲解并描述杆件四种基本变形的内容。对变形的理解和想象，是学生学习钢结构基本构件稳定问题的前提。例如，对于钢结构中志向的轴心受压构件，其整体失稳有三种可能的失稳形式：弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳。要使学生真正接受这几种失稳形式，学生必需对材料力学中的弯曲变形、扭转变形有比较形象化的相识。所以，在材料力学的教学中，对几种基本变形的讲授不能只偏重于应力、变形公式的推导和应用，肯定要在讲公式推导之前，通过实物变形或多媒体动画演示等手段，让学

7、生对杆件的每一种基本变形都有一个整体的、直观的相识，为钢结构基本构件稳定的学习打下良好的基础。 对于材料力学中组合变形部分的内容，由于支配的比较靠后，讲授时简单不被重视。但是像两相互垂直平面内的弯曲、扭转与弯曲等组合变形，对于学生理解钢结构中构件的稳定问题是有很大帮助的。所以在材料力学的教学中，对组合变形的内容也要赐予足够的重视。例如，在讲解并描述两相互垂直平面内的弯曲时，要引导启发学生想象杆件在两个相互垂直平面内的弯曲变形状况，把学生对弯曲基本变形的相识拓宽到空间状态中去。这对钢结构中构件的稳定问题，尤其是对受弯构件的整体失稳以及压弯构件弯矩作用平面外失稳的学习很有帮助。 薄壁截面杆弯曲应力

8、是学习钢结构受弯和压弯构件的基础 钢结构基本构件的截面几乎都是开口和闭口的薄壁截面，弯曲时截面上弯曲正应力和剪应力的分布是学习钢结构受弯和压弯构件的基础。所以，在材料力学的教学中，讲到各种截面上弯曲正应力的分布规律和计算时，提示学生这些内容在后续专业课中，特殊是钢结构原理中会常常用到，以引起学生的重视。而开口和闭口截面上弯曲剪应力的分布相对困难一些，是以矩形截面梁弯曲剪应力公式的推导为基础。所以，在材料力学的教学中，要在矩形截面梁剪应力公式推导的基础上，让学生自己推导一下工字形截面梁腹板及翼缘上剪应力的公式。然后，再说明一下翼缘上的剪应力为什么主要是和翼缘长边平行的，并和腹板上的剪应力方向一起

9、符合水管中水流淌的规律，称之为剪力流。在此基础上，让学生思索一下箱形截面和槽形截面上弯曲剪应力的分布规律，并告知学生这些内容在钢结构原理中都会用到，提高学生的学习动力。 另外，在材料力学的教学中，关于薄壁截面有一个简单被忽视的概念弯曲中心，也称剪切中心或剪心。当梁上的横向力不通过横截面的剪心时，梁除了发生弯曲变形外还要发生扭转变形。这个概念在钢结构轴心受压构件弯扭失稳中以及受弯构件中都是很重要的。在材料力学的教学中，可以用动画或图片形式让学生有一个直观的相识，并提示学生这个概念在钢结构原理中是很重要的，以引起学生的重视。 压杆稳定的内容是学习钢结构基本构件稳定的基础 关于稳定问题，对于土木工程

10、专业的学生来说，最早是在材料力学中接触的。虽然材料力学中探讨的是志向中心受压直杆的稳定问题，其稳定临界压力为欧拉临界力。但欧拉临界力在钢结构轴心受压构件、受弯构件及压弯构件的稳定问题中都占有重要分项4，是学习钢结构基本构件稳定问题的基础。所以，在材料力学的教学中，要向学生强调压杆稳定的内容是学习钢结构基本构件稳定问题的基础，以提高学生的学习爱好。 四、结语 在材料力学的教学中，肯定要重视其与后续课程的连接。一方面，学生了解了其与后续课程的联系，会引起重视，激发学习爱好，提高教学效果；另一方面，也为后续课程的学习打下坚实的力学基础。 参考文献： 1孙立红，吴云鹏，刘宝良. 深化材料力学教学改革

11、提升学生专业素养J.高等教化探讨，2022，25 ：54-55. 2张洪霞.“材料力学”教学与考试改革的探讨J.中国电力教化，2022：75-76. 3基于实力培育的材料力学教学改革J.山西科技，2022，25 ：124-125. 4颜庆智.钢结构基本原理教学中的力学过渡J.中国冶金教化，2022 ：24-26. 作者简介： 卢会芳，女，硕士，河南高校土木建筑学院讲师，主要从事结构工程探讨。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页