《材料力学》课程是安阳工学院多年来建设的精品课程,师资队伍具有丰富的授课经验,现与安阳师范学院、河南工学院共同组建材料力学教学团队。通过团队多年的教学研究、积极探索科学的教学方法、制作精美的教学课件、收集丰富的教学资源,竭力为大家提供一门教学内容丰富充实、理论推导清晰易懂、讲解方式深入浅出的在线课程,为从事机械、土建、航空航天等工程领域的学生及工作人员提供《材料力学》学习素材。
《材料力学》课程是一门用以培养学生在机械设计、土木建筑等工程领域中有关力学方面设计、计算能力的技术基础课,主要研究工程结构中构件的承载能力问题。通过对本课程的学习,能够对构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念,必要的基础知识,比较熟练的计算能力,一定的分析能力和初步的实践能力。
材料力学内容:
材料力学的任务和研究对象;变形固体的基本假设;内力、截面法;应力的概念;线应变和切应变;杆件变形的基本形式。
计算杆件在轴向拉(压),扭转,剪切和平面弯曲的内力,画内力图;对轴向拉压,扭转和平面弯曲作应力计算;强度条件和刚度条件的建立与应用;一次超静定问题的解法。剪切和挤压的实用计算;综合应用拉(压),剪切和挤压强度条件对连接件作强度计算。
用解析法和图解法分析平面应力状态;求任一斜截面上的应力,主应力、主平面方位;画三向应力状态的应力圆,计算单元体上的最大剪应力;广义虎克定律及其应用;复杂应力状态下的比能;材料常见的两种破坏类型,四种常见的强度理论。
杆件在斜弯曲,拉(压)与弯曲组合及弯扭组合时的强度计算。
截面几何性质的概念及定义;平行移轴公式和转轴公式;组合截面静矩,形心位置,惯性矩,惯性积,形心主惯性轴及形心主惯性矩的计算。
计算杆件的变形能,用能量法解超静定问题。
压杆稳定平衡与不稳定平衡以及临界力的概念;四种常见的约束下细长压杆临界力的计算;临界应力及临界应力总图;欧拉公式的应力范围及经验公式;压杆稳定校核。
熟悉各种概念、原理和定律,掌握其计算与应用的方法。了解材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法。使学生能科学地辨认材料力学中的各种概念、原理、专业术语,使学生知道材料力学中各种构件的分类、受力过程和变化倾向。理解材料力学中杆件和梁的几种变形形式。使学生能用自己的语言对各种理论知识加以叙述、解释和归纳,并且能够指出各部分知识之间的内在联系和相互区别。
具体反映在:
1.对材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法有明确的认识。
2.掌握一般杆类零件和构件的受力与变形原理,具有绘出其合理的力学计算简图的初步能力。
3.能够熟练地分析与计算杆件在拉、压、剪、扭、弯时的内力,绘制相应的内力图。
4.能够熟练地分析与计算杆件在基本变形下的应力和变形,并进行相应的强度和刚度计算。
5.对应力状态理论与强度理论有明确的认识,并能够将其应用于组合变形情况下的强度计算。对应变状态有关概念有一定了解和认识。
6.熟练地掌握简单超静定问题的求解方法。
7.能够熟练地分析与计算理想中心受压杆件的临界荷载和临界应力,并对国家现行钢结构设计规范所规定工程压杆的稳定计算方法,有深入地了解和认识,并能够熟练地进行压杆的稳定性计算。
8.对杆件的应变能有关概念、基本原理和基本定理有一定认识和掌握,并能够熟练地用来计算简单梁、扭转圆轴和简单拉压杆结构的位移,进而计算简单超静定问题的内力。
9.对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。
10.对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。
一、课程的性质与目标
《材料力学》课程是一门用以培养学生在机械设计中有关力学方面设计计算能力的技术基础课,主要研究工程结构中构件的承载能力问题。通过对本课程的学习,能够对构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念,必要的基础知识,比较熟练的计算能力,一定的分析能力和初步的实践能力。
二、课程的主要内容
第1章 绪论(2学时)
材料力学的任务和研究对象;变形固体的基本假设;内力、截面法;应力的概念;线应变和切应变;杆件变形的基本形式。
第2章 拉伸、压缩与剪切(10学时)
轴向拉伸和压缩的基本概念和实例;截面法、轴力和轴力图;直杆横截面和斜截面上的应力,最大切应力;低碳钢和铸铁的拉伸(压缩)试验及拉伸(压缩)时材料的力学性质;许用应力,强度条件;圣维南原理;轴向拉伸和压缩时的变形;应变能;应力集中的概念;简单拉压静不定问题;剪切的概念和实例,剪切、挤压的实用计算。
第3章 扭转(6学时)
扭转的概念和实例;扭矩和扭矩图;薄壁圆筒扭转时的应力和变形;纯剪切、剪切虎克定律、剪应力互等定理;圆轴扭转时的应力和变形;强度和刚度条件;密圈螺旋弹簧的应力和变形;非圆截面扭转的概念。
第4章 弯曲内力(8学时)
平面弯曲的概念和实例;梁的计算简图、剪力、弯矩及其方程;剪力图和弯矩图;弯矩、剪力和分布载荷集度的关系及其应用。
第5章 弯曲应力(6学时)
静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径;平行移轴公式,转轴公式。纯弯曲时的正应力公式;弯曲正应力的强度计算;矩形截面梁和工字形截面梁的切应力;提高弯曲强度的措施。
第6章 弯曲变形(4学时)
梁的挠曲线及其近似微分方程;用积分法求梁的挠度和转角;根据叠加法求梁的挠度和转角;梁的刚度校核;提高弯曲刚度的措施。
第7章 应力和应变分析 强度理论10学时)
应力状态、主应力和主平面的概念;平面应力状态下的应力分析-解析法和图解法;三向应力状态基本概念;广义虎克定律;强度理论的概念;材料破坏形式;四种常用强度理论;莫尔强度理论。
第8章 组合变形(4学时)
组合变形的概念和实例;拉伸(压缩)与弯曲组合时的应力和强度计算;扭转与弯曲组合时的应力和强度计算。
第9章 压杆稳定(6学时)
压杆稳定的概念;细长压杆临界力的欧拉公式;杆端不同约束的影响、长度系数;压杆的柔度;欧拉公式的适用范围;经验公式;压杆的稳定计算;提高压杆稳定性的措施。
三、学时分配
章目 | 讲课 | 实验 | 上机 | 合计 |
第1章 绪论 | 2 |
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| 2 |
第2章 拉伸、压缩与剪切 | 10 | 3 |
| 13 |
第3章 扭转 | 6 | 1 |
| 7 |
第4章 弯曲内力 | 8 |
|
| 8 |
第5章 弯曲应力 | 6 | 3 |
| 9 |
第6章 弯曲变形 | 4 |
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| 4 |
第7章 应力和应变状态分析 强度理论 | 10 | 1 |
| 11 |
第8章 组合变形 | 4 | 2 |
| 6 |
第9章 压杆稳定 | 6 |
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| 6 |
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合计 | 56 | 10 |
| 66 |
高等数学、大学物理、理论力学
范钦珊.《材料力学》第三版,清华大学出版社,2015.01
刘鸿文.《材料力学》第六版,高等教育出版社,2016.09
单辉祖.《材料力学》第四版,高等教育出版社,2016.01
赵卫兵.《材料力学》,电子科技大学出版社,2016.07
孙训方.《材料力学》第五版,高等教育出版社,2009.07
陈乃立.《刘鸿文材料力学学习指导书》,高等教育出版社,2012.02
《理论力学Ⅰ、Ⅱ》(第八版),哈尔滨工业大学力学教研室,2016.09