材料力学是固体力学的一个分支,通过研究构件在各种外力作用下产生的应变、应力从而得到结构构件和机械零件的强度、刚度和稳定条件,材料力学是土木工程、机械工程、道路桥梁、航空航天工程、材料工程等专业必须掌握的知识。通过对本课程的学习、分析、讨论,掌握了工程结构中构件的承载能力分析和计算,为进一步学习后续其他学科基础课和专业课提供必要的理论基础,也为进一步提高分析问题和解决问题的能力奠定必要的力学基础。
课程的基本要求
知识:熟练绘制杆件四种基本变形的内力图,并进行杆件的应力和位移、强度和刚度的计算;掌握应力状态分析和强度理论,掌握组合变形下杆件的强度计算;熟悉能量法的基本原理,掌握用能量方法计算构件的位移;掌握简单超静定问题的求解方法;理解压杆的稳定性概念,掌握轴向受压杆件的临界力计算方法和压杆稳定性计算;掌握构件作等加速运动、匀速转动及受冲击作用时的应力和变形计算方法;了解疲劳破坏的特点和基本概念,疲劳极限与影响构件极限的主要因素。
能力:掌握工程结构中构件的承载能力分析计算方法,培养在工程设计中有关力学方面的分析计算能力、培养严谨的科学推理、严密的逻辑思维、正确的工程问题表达,掌握解决工程实际问题的一般方法;在力学与工程实际问题的结合中培养创新意识,提高分析问题和解决问题的能力;
素质:通过课程的学习、分析、讨论、辩论等环节培养学生与工程技术人员沟通交流素质,提升对职业道德和责任感的理解,具备较强的专业团队合作精神;通过课外导学的模式,提升自主学习和终身学习的意识,形成不断学习和适应社会发展素质。
通过对本课程的学习、分析、讨论,掌握了工程结构中构件的承载能力分析和计算,为进一步学习后续其他学科基础课和专业课提供必要的理论基础,也为进一步提高分析问题和解决问题的能力奠定必要的力学基础。
成绩评定分为4部分:
1. 单元作业:参加每讲单元作业,为计算题或问答题。全课程共设置12次单元作业,占总成绩10%;
2. 单元测验:参加每讲单元测验,均为4选1的客观题。全课程共设置14次单元测试,占总成绩30%;
3. 课堂讨论:参加老师课堂交流区提出的课堂讨论,讨论次数达到20次及以上,占课程总成绩的20%;
4. 期末考试:安排在学期末课程结束后,时长2小时,6道大题,均为4选1的客观题,占总成绩40%。
备注:
作业要求学生互评,互评完成度的奖惩计分规则:未参与互评的学生将给与所得分数的50%;未完成互评的学生将给与所得分数的80%;全部完成互评的学生将给与所得分数的100%。
第一讲 绪论
1.1 材料力学的任务
1.2 材料力学的基本概念和内容
第一讲单元测验
第二讲 轴向拉伸压缩与剪切
2.1 轴向拉压的内力与应力
2.2 材料拉压力学性能
2.3 材料拉压力学性能及轴向拉压的强度计算
2.4 轴向拉伸压缩时的变形
2.5 拉压静不定问题
2.6 剪切
辅助资料1:低碳钢的轴向拉伸实验
辅助资料2:铸铁的轴向拉伸实验
辅助资料3:铸铁的轴向压缩实验
第二讲单元测试
第二讲单元作业
第三讲 扭转
3.1 圆轴扭转的内力
3.2 圆轴扭转的应力
3.3 圆轴扭转的强度条件和刚度条件
第三讲单元测验
第三讲单元作业
第四讲 截面的几何性质
4.1 截面的几何性质1
4.2 截面的几何性质2
第四讲单元测验
第四讲单元作业
第五讲 弯曲内力
5.1 弯曲内力
5.2 剪力图和弯矩图1
5.3 剪力图和弯矩图2
5.4 连续梁、刚架、平面曲杆的内力图
第五讲单元测验
第五讲单元作业
第六讲 弯曲应力
6.1 弯曲正应力
6.2 弯曲切应力
6.3 梁的弯曲强度条件
第六讲 单元测验
第六讲单元作业
第七讲 弯曲变形
7.1 弯曲变形的概念与梁的挠曲线近似微分方程
7.2 积分法求弯曲变形
7.3 叠加法求弯曲变形
7.4 简单静不定梁
第七讲单元测验
第七讲单元作业
第八讲 应力状态分析和强度理论
8.1 应力状态概述
8.2 平面应力状态分析-解析法
8.3 平面应力状态分析-图解法
8.4 三向应力状态
8.5 广义胡克定律
8.6 复杂应力状态下的应变能密度
8.7 强度理论
第八讲单元测验
第八讲单元作业
第九讲 组合变形
9.1 组合变形概述
9.2 斜弯曲
9.3 拉压和弯曲组合变形
9.4 偏心拉(压)和截面核心
9.5 扭转与弯曲组合变形
第九讲单元测验
第九讲单元作业
第十讲 压杆稳定
10.1 压杆稳定概述
10.2 细长压杆临界压力的欧拉公式
10.3 欧拉公式的适用范围及经验公式
10.4 压杆的稳定校核
10.5 提高压杆稳定性的措施
辅助材料4:压杆稳定实验
第十讲单元测验
第十讲单元作业
第十一讲 能量法
11.1 外力功与应变能
11.2 余能定理
11.3 卡氏第二定理
11.4 虚功原理
11.5 单位载荷法
11.6 莫尔积分
11.7 互等定理
第十一讲单元测验
第十一讲单元作业
第十二讲 静不定问题
12.1 静不定结构概述
12.2 卡氏第二定理在求解静不定问题中的应用
12.3 莫尔积分在求解静不定问题中的应用
12.4 力法的正则方程
12.5 对称与反对称性质的应用
第十二讲单元测验
第十二讲单元作业
第十三讲 动载荷
13.1 动载荷概述
13.2 动静法在动载荷计算中的应用
13.3 能量法在冲击问题中的应用
第十三讲单元测验
第十三讲单元作业
第十四讲 交变应力与疲劳
14.1 交变应力与疲劳失效
第十四讲单元测验
高等数学;理论力学
1. 李东平主编. 材料力学. 武汉:武汉大学出版社. 2015年
2. 刘鸿文主编. 材料力学Ⅰ、Ⅱ(第5版). 北京:高等教育出版社. 2010年
3. 孙训方主编. 材料力学Ⅰ、Ⅱ(第5版). 北京:高等教育出版社. 2009年
4. James M.Gere著. Mechanics of Materials. 北京:机械工业出版社. 2004