材料力学,顾名思义,就是材料加力学,可能大家会认为,这是讲材料的力学吗?又是,又不完全是。
说是,是因为在这门课中,我们会介绍金属材料的力学性能,主要谈工程中常见的结构钢和铸铁,结构钢是典型的塑性材料,而灰口铸铁是典型的脆性材料。我们这门课还会顺带介绍一点点复合材料和非金属材料。力学性能指的是材料抵抗外部载荷的力和变形的性能指标。有了这个性能指标,我们就可以对工程的零部件确定其合适的材料。
说不完全是,是因为材料力学性能只是占课程很小的一部分,课程的侧重点在于讨论杆类构件的强度、刚度和稳定性,也就是谈论杆类零部件抵抗破坏、变形以及保持其原有平衡形态的能力。我们要设计一台机器、建造一个房屋都需要有各种不同的零部件,这些零部件必须在受力作用下保持正常工作能力,不能断裂,不能出现很大的变形,也不能突然丧失稳定,这就要求对这些零部件在其结构、材料、截面形式等方面有合理的设计。合理的设计不仅仅是满足上述要求,还要保证其经济性。所以这里就涉及到力学、结构、材料的多方面的知识。
一个有趣的现象是,如果用一张纸,叠成不同的形状,它能够支撑的载荷是不同的,把它不做任何处理是不能立在桌面上的,自然也不能承载,但是只要把它卷成一个桶,不仅可以立在桌面上,还可以承受不少的载荷。
用30克的松木棍木料,能够造一座承受多少载荷的木桥呢?我们河海大学工业设计专业曾经做过这样的竞赛,最大竟然达到了50公斤以上!
合理的设计,会大大提高材料的利用率,而这里的原理,其实都在材料力学这门课的教学内容中,所以材料力学真的是一门有趣的课程!
兴趣驱动是一方面,更多的是学习者可以通过这门课的学习了解和掌握工程中一般的设计方法以及初步了解现代设计计算的工具,还能提高我们的工程意识和对科学进步的理解。
河海大学机电工程学院力学教研室推出的这门课,采用课堂实录和演示文稿相结合的方式,还原真实的课堂体验,让您在不知不觉中掌握了知识,学会了方法,获得了乐趣。
课程总目标:
通过本课程的学习,应使学生认识材料力学的基本概念和基本理论,掌握应力、应变、位移等力学变量的计算方法,并应用于实际杆类问题的强度、刚度、稳定性进行分析、评价。对于杆类零件能够按照强度理论进行截面设计、选择合理的截面型式、确定许可载荷。能够通过操作试验机完成有关材料力学性能试验,了解材料的力学性能;掌握应变电测技术的基本方法。能够对实验/试验数据进行采集、分析、评价。学生通过课程学习,能够提升利用材料力学知识、理论、方法解决专业复杂工程问题的能力,同时提高自己的工程责任意识和科学素养。
本课程强支撑工程教育专业认证毕业要求中的1.2、2.2、3.2,中等支撑毕业要求指标点4.1。
课程目标1:
掌握和应用杆、轴、梁等构件的内力分析、应力分析和变形分析的理论基础和计算方法,正确计算基本变形条件下的杆类构件、连接件的内力、应力和变形;掌握和应用压杆稳定的基本理论,正确计算受压杆件的临界载荷;掌握和应用简单的超静定、动载荷、交变应力等的基本理论和计算方法,正确计算简单的超静定问题和动载荷、交变应力问题。初步了解和掌握能量方法。(本课程目标支撑毕业要求1.2)
课程目标2:
掌握强度、刚度、稳定性的概念,能够通过已有的材料力学、相关专业文献,对具体工程中的力学问题进行抽象,并建立起合理的力学模型。正确分析其载荷、约束、危险点、危险截面;对计算结果进行评价和判断,判定和选择提高杆件承载能力的措施,提出解决方案。(本课程目标支撑本专业毕业要求2.2)
课程目标3:
掌握基本变形条件下的强度、刚度、稳定性设计准则,掌握应力状态分析的基本理论和方法,能够通过解析方法和图解方法计算单元体不同方位的应力、主应力。掌握强度理论,能根据不同的失效形式,选择合理的强度理论对构件失效进行分析。在满足构件安全的前提下,考虑经济、工程规范、环境影响等因素,利用许用应力法对杆件进行截面设计、材料选择、强度校核、许可载荷的确定。(本课程目标支撑本专业毕业要求3.2)。
课程目标4:
掌握金属材料,特别是Q235和铸铁的力学性能,并能通过金属材料试验确定材料的力学性能参数。初步掌握应变电测技术,能够通过应变电测方法验证纯弯曲梁上的正应力分布关系,测定组合变形条件下的构件截面上各点的应力,并对其进行分析。(本课程目标支撑本专业毕业要求4.1)。
1、工科理论力学 静力学内容,能够对研究对象正确进行受力分析,建立平衡方程并求解。
2、少量高等数学基本知识和能力,如多项式、三角函数的求导、定积分,简单常微分方程的求解、简单线性代数矩阵、行列式的知识等。
周建方主编.材料力学(第2版)北京:机械工业出版社,2021
Q : 本门课程学习平台用什么好?
A : 强烈建议用电脑端学习。移动端建议用pad学习,不建议用手机观看视频,因为手机屏幕太小,而且本课程有不少公式、图表,在小屏上显示容易出现错位,显示不全等问题。
Q : 非机械类的学生的可以学这门课吗?
A : 虽然我们标注了机械类,但是材料力学的主体体系基本是相同的,机械类的材料力学和土木类材料力学的差别也就是一些符号和正负号、画法上的约定的不同。所以非机械类的同学也是可以学的。
Q : 学习这门课要做作业吗?
A : 如果您只是通过这门课来了解材料力学是怎么回事儿,或者只是掌握一些基本的内容,通过完成本课程的章节测验就可以了,实际上章节测验也需要做一些演算工作。如果您是要通过课程来备考或者考研,那就需要在听完这门课的基础上完成必要的作业。我们会在课程进行过程中推荐参与学习的同学一些作业题(选自周建方主编的材料力学第2版),而且还会给一些重点习题的视频讲解,来帮助学习者理解和巩固。
Q : 如果我考研考材料力学,学习这门课对我有能有多大帮助?
A : 材料力学是一门成熟的课程,其基本教学内容各校、各老师讲的差别都不大。所以在我们这门课学习对考研材料力学肯定是有帮助的。第一点,不管你考哪个学校的材料力学,选择哪个网课,首要的问题是把基本概念和基本方法理清,我们的课程强调的也是这一点,我们通过沉浸式教学,学习过程有现场感受,授课通过板书、课件结合,会使学习者更加容易理解繁冗难懂的概念,更加容易掌握计算和分析的技巧。第二点,我们计划在讨论区设置考研专题,如果您在备考过程中有疑问,可以在教师答疑区发布或者在自由讨论区发布,对一些典型的问题,我们可以通过视频讲解发布的方式进行答疑解惑。第三点,我们有批量的例题学习视频,会在开课后适时推出,能帮助你更好地掌握解题方法和技巧。