工程结构中的构件受到力的作用并产生变形。从安全性考虑，构件的受力和变形均不能过大，为此需要研究构件受力、变形与破坏的规律，为结构的合理设计提供理论和方法，即在保证结构安全得前提下，使得结构用料少、重量轻。

研究可变形固体材料受力、变形与破坏规律的学科，称为固体力学。其中，材料力学研究最简单构件——杆件。

所谓杆件，指构件一个方向的尺寸远大于另外两个方向的尺寸。虽然构型简单，确很常见。在建筑、桥梁、飞机、火箭、车辆、舰船、工程机械等大结构中，在精密机械、芯片、轻型结构材料、3D打印材料等小结构中，很多构件也可以作为杆件来分析。一些大型结构在整体受力分析过程中，同样可以看成杆件。比如：飞机的机身，就可以看成是支持在机翼上的薄壁截面杆件。同时，在分析杆件的过程中，所引入的应力、应变、平面假设等基本概念，所采用的受力分析、变形分析方法以及能量法等基本分析方法，是分析板壳问题、振动问题、塑性问题等一系列复杂的固体力学问题的基础。可见，材料力学课程兼具工程性与基础性，与所有的结构设计都有关系，是理工科类大多数专业大学生必修的基础课。

这门MOOC共103节，约1400多分钟。包括三部分。

一是理论课84节，讲授教学大纲规定的教学内容，包括：杆件在拉压弯扭三种基本变形形式下的应力、变形分析与强度计算，材料的力学性能，应力应变状态理论和强度理论以及杆件组合变形强度问题，压杆稳定问题，能量法与静不定结构分析、冲击问题分析等内容。还有连接件强度分析、应力集中概念以及疲劳问题介绍等。

二是附录A演示实验，以教具直观演示杆件的典型变形，帮助学生理解平面假设、圣维南原理等基本概念，配合理论课教学。

 三是选学内容，附录B延伸与拓展，包括：梁的非对称弯曲、从梁弯曲到板壳弯曲、从单闭室到多闭室杆件受扭、位移法与有限元的基本概念以及超材料、负泊松比材料分析等内容。这是教学大纲以外的复杂问题，我们用材料力学方法进行初步的分析，使同学们看到材料力学的概念和方法，如何拓展到复杂问题中，从而拓宽思路，开阔眼界，加深认识，为后续课程学习打下基础。

 本课程使用北航一直在用的自编教材：

[1] 单辉祖编著，材料力学I（第4版），北京：高等教育出版社，2016；

[2] 单辉祖编著，材料力学II（第4版），北京：高等教育出版社，2016。

首先，使学生建立起“工程思维”，掌握杆件与简单杆系结构受力与变形分析方法，解决其强度、刚度和稳定性问题，为结构的合理设计提供理论和方法；其次，使学生深刻理解应力、应变以及平面假设等基本概念，掌握受力平衡、变形协调等基本规律，为固体力学相关专业课程的学习奠定基础。

理论力学有关静力分析的内容，微积分、普通物理、工程图学等相关内容。

[1] 单辉祖编著，材料力学I（第4版），北京：高等教育出版社，2016；

[2] 单辉祖编著，材料力学II（第4版），北京：高等教育出版社，2016；

[3] [美]S.P.铁木生可著，常振檝译，材料力学史，上海：上海科学技术出版社，1961；

[4] 老亮主编，材料力学史漫话，北京：高等教育出版社，1993；

[5] 张行主编，杨乃文、沈桂英、吴鹤华编，材料力学分析方法，北京：国防工业出版社，1988；

[6] [美] S. 铁摩辛柯、J. 盖尔著，韩耀新译，王寿梅校，材料力学，北京：科学出版社，1990；

[7] 诸德超、王寿梅编，结构分析中的有限元素法，北京：国防工业出版社，1981；

[8] 苏飞、时新红、张敏、胡伟平、刘华编著，材料力学实验，北京：北京航空航天大学出版社，2021.

[9] 孟庆春，考虑稳定性的结构失效判据，力学与实践，1995，17（5）：67-68;

[10] 胡伟平、孟庆春，关于单位载荷法解静不定结构位移的讨论，力学与实践，2006，（28）：79-80

[11] 胡伟平、孟庆春，从虚功原理来理解卡氏定理的应用，力学与实践，2019,41（4）：449-452

[12] 单辉祖编著，材料力学问题、例题与分析方法，北京：高等教育出版社，2006

[13] 李敏著，材料力学教学设计与案例研讨，北京：北京航空航天大学出版社，2021

[14] 李敏、胡伟平主讲，材料力学研讨与进阶，中国大学MOOC(慕课)_国家精品课程在线学习平台 (icourse163.org)，每年秋季学期开课。

Q : 材料力学属于材料科学吗？

A : 对于某一种材料制成的构件，材料力学课程研究其受力、变形与破坏规律。至于这种材料的组成成分、制造工艺、影响材料性能的各种因素等问题，是材料学相关课程需要回答的问题。所以说，材料力学课是力学课，不是材料课。

当然，材料力学课程要通过试验方法，介绍材料（主要是常用的金属材料）的力学性能，但是不研究材料为什么具有这样的性能。

Q : 材料力学很难吗？

A : 所谓难，应该是指课程的一些概念很抽象、不好理解，所研究的问题多样、发展变化规律复杂、描述方式不易理解。材料力学研究构件受力变形与破坏规律的规律，很对问题都是日常生活中常见到的，对问题的描述与分析，不涉及复杂的数学工具，最复杂的无非是在曲杆问题中涉及到三角函数的积分。所以，就课程内容本身来说，是不难的。

Q : 那为什么很多同学认为材料力学很难学，“挂科率”也比较高？

A：课程不难，不代表可以轻松掌握。需要各位同学了解材料力学课程的特点，改变以往刷题、应试的学习方式。

首先，材料力学课程研究构件受力变形与破坏规律，目的是为结构的合理设计提供理论和方法，是以解决实际问题、满足工程应用需求为第一准则的。所以，所研究的对象都是工程中普遍存在、需要解决的；在分析过程中引入许多假设，略去了一些影响很小的因素。这就是工程思维，体现了抓主要矛盾的哲学思想。一些同学对实际工程问题了解少，就会感到不适宜、不好理解。所以，要强化工程思维。

其次，材料力学内容不难理解，但是内容比较杂，拉压、扭转、弯曲，各有各的平面假设、应力计算公式，不像有些课程内容有比较清晰、明确的体系。加之很多工程问题，涉及一些数值计算，这也是初学者面临的困难。

第三，材料力学课程内容通常以拉压、扭转、弯曲的顺序展开。开始学习的内容比较简单，也好理解，但是随着学习的深入，各种问题增多，就会有不好应付的感觉。所以，要踏踏实实地紧跟课程进展，听课、看书、做习题，及时完成每一个环节。不欠账、不掉队。

Q : 有学过该课程的同学说，做材料力学的题目是有套路的，只要掌握了套路，考试不成问题。是这样吗？

A : 我看过网上一些考研辅导的视频，他们就是按照“套路”来教大家如何做题。客观地说，任何课程都是在揭示某些客观规律，做习题就是遵循客观规律去解决问题。从这个意义上说，这些解题套路是有用的。有很多简单的问题，只要会“套用公式”即可，这就是最简单的套路。

但是，很多套路往往是停留在对事物表面现象的认识上，且只能针对某一类问题，即针对特定的题型。题型变了，套路可能就不管用了。何况，工程实际当中的实际问题是多种多样的，靠掌握套路打天下，是不可能的。

而且，材料力学课程兼具工程性与基础性。既可以直接用来解决工程问题，又是学科的基础。在材料力学中所介绍的平衡与协调、应力与应变等概念，拉压弯扭的三个平面假设，切线代圆弧、综合考虑静力学几何与物理三方面的分析方法，等等很多内容，都是后续学习结构力学、弹性力学、振动力学、稳定理论、板壳理论、塑性力学等等固体力学各分支学科的基础。这些内容，在考题中不一定直接出现，但对于理解内在规律、掌握分析方法至关重要，为后续学习奠定基础。

Q : 怎样才能学好材料力学课？

A : 概括地说，材料力学的核心内容就是研究构件的受力与变形。其基本原则是：受力要平衡，变形要协调；分析过程中，要画好结构的受力图、变形图，写清楚分析过程，减少出现差错的可能、增加发现差错的机会。

只要坚持工程思维，着眼于解决实际问题，踏踏实实地画图、计算，材料力学课是很容易学的。