spContent=材料力学是脚下的道路,也是远方的桥梁。
材料力学是脚下的道路,也是远方的桥梁。
—— 课程团队
课程概述
课程介绍:
材料力学是工科专业(机械类专业、能源类专业、材控类专业等)的基础性课程(专业基础课),主要聚焦结构或者零件的力学设计原则和方法。本学期材料力学课程总学时48学时,总学分3学分。
课程讲解以杆件为主简单构件的强度、刚度和稳定性的分析和计算方法,希望能让学生具备独立分析简单构件的能力,并为复杂构件的分析和计算打下基础。
课程背景:
“九层之台起于垒土,千里之行始于足下。”任何一门课程的知识都不是独立存在的,许多工科专业课程的基础起始于力学问题的研究。大到我国科技的进步,小到我们目前的学业,远到民族的振兴之路,近到自己前进之途,都需要从根本上了解工科专业的基础知识、思维方法和研究手段,我们的材料力学课程就是能够给大家提供上述所需的一门课程。
教学设计:
课程采用混合式教学方法,以线上自学(30学时)和线下(直播)讨论(18学时)为主要运行形式。
本门课的线上视频采用了深入浅出的讲述方式,配合给出了灵活多变的练习例题,并在教学过程中穿插了动手动脑的纸张实验,帮助学生更好的掌握知识、锻炼能力、提升思维,将材料力学的内容应用拓展到相关领域。
授课目标
知识目标:理解材料力学基本概念和定理,正确把握杆件的强度、刚度和稳定性问题的基本概念和应用方法。
能力目标:具备比较熟练的计算能力、理论分析能力、实验能力、抽象思维能力,具有解决简单工程领域力学问题的能力。
素质目标:通过课程思政教学,使学生树立正确的设计思维,理解自己的专业要求,肩负起自己的职业责任,培养理论联系实际、务实创新、严谨科学的科学精神。
成绩 要求
总成绩:平时成绩占40%(观看视频、撰写作业、参加测验、参加讨论、参加互评等),期末成绩占40%(期末试卷),域外成绩20%(平时观看直播课、作业积极程度、参与见面课情况等)。
总成绩<60分:不及格。
总成绩>=60分且<85分:合格。
总成绩>=85分:优秀。
课程大纲
材料力学基本概念
课时目标:了解材料力学的任务,本课程的特点与应用、发展,变形固体的概念和基本假设,内力、截面法和应力的概念以及变形与应变的概念,杆件变形的基本形式。
第一节 材料力学简介编辑教学内容
第二节 材料力学任务编辑教学内容
第三节 材料力学基本假设编辑教学内容
第四节 外力和内力编辑教学内容
第五节 应力编辑教学内容
第六节 变形和应变编辑教学内容
第七节 杆件变形基本形式
轴向拉压
课时目标:掌握拉(压)杆的内力、应力、位移、变形和应变概念。掌握单向拉压的胡克定律,掌握材料的拉、压力学性能,了解测试方法。掌握强度条件的概念,会进行拉压强度和刚度计算。
第一节 轴向拉压问题编辑教学内容
第二节 轴向拉压内力编辑教学内容
第三节 轴向拉压应力编辑教学内容
第四节 材料拉压时的力学性能编辑教学内容
第五节 拉压强度条件
扭转
课时目标:掌握剪切、挤压的概念和实用计算。 掌握剪切胡克定律,切应力互等定理。熟练绘制扭矩图,掌握圆轴扭转应力和变形的计算,建立强度和刚度条件,会进行扭转强度和刚度的计算。
第一节 扭转轴问题编辑教学内容
第二节 扭转内力编辑教学内容
第三节 薄壁圆筒扭转编辑教学内容
第四节 扭转应力及强度条件(1)编辑教学内容
第四节 扭转应力及强度条件(2)编辑教学内容
第五节 扭转变形及刚度条件
连接部分
课时目标:掌握连接部分的剪切、挤压的概念和实用计算。掌握圣维南原理,应力集中的概念。熟练计算常见连接件的剪切应力和挤压应力,针对常见连接构件进行强度的计算以校核。
第一节 工程中的连接部分编辑教学内容
第二节 圣维南原理编辑教学内容
第三节 剪切和挤压强度计算编辑教学内容
第四节 应力集中编辑教学内容
第五节 拉压、扭转超静定问题
弯曲内力
课时目标:掌握平面弯曲内力的计算,掌握列内力方程作内力图的基本方法,熟练掌握利用载荷集度、剪力和弯矩间的关系画内力图。
第一节 弯曲梁问题编辑教学内容
第二节 弯曲梁内力编辑教学内容
第三节 弯曲梁内力图——方程法编辑教学内容
第四节 弯曲梁内力图——微分法编辑教学内容
第五节 平面刚架内力分析
截面几何性质
课时目标:掌握规则截面图形的关键几何概念和实用计算。掌握静矩和形心、惯性矩和惯性积、平行移轴公式的概念。熟练计算常见规则几何图形的横截面关键几何参数的计算方法。
第一节 静矩和形心编辑教学内容
第二节 惯性矩和惯性积编辑教学内容
第三节 变轴公式编辑教学内容
第四节 组合图形的形心主惯性矩
弯曲应力
课时目标:掌握对称弯曲梁的弯曲正应力、弯曲切应力计算,能熟练进行弯曲强度计算。
第一节 弯曲应力问题编辑教学内容
第二节 弯曲正应力编辑教学内容
第三节 弯曲切应力编辑教学内容
第四节 弯曲强度条件编辑教学内容
第五节 提高弯曲梁强度的措施
弯曲变形
课时目标:掌握弯曲变形有关概念,包括挠度、转角、挠曲线的近似微分方程,会用积分法求弯曲变形和用叠加法求弯曲变形。建立超静定梁的解题思路。
第一节 弯曲变形问题编辑教学内容
第二节 挠曲线近似微分方程编辑教学内容
第三节 积分法求梁的位移编辑教学内容
第四节 叠加法求梁的位移编辑教学内容
第五节 简单超静定梁编辑教学内容
第六节 弯曲刚度条件和提高弯曲刚度的措施
应力状态分析及强度理论
课时目标:要求很好掌握平面应力状态下的应力分析方法,掌握三向应力状态下的主应力和最大切应力的概念。正确理解广义胡克定律,熟练运用。正确理解常用强度理论及其应用。
第一节 应力状态问题编辑教学内容
第二节 一点应力状态描述编辑教学内容
第三节 平面应力状态分析——解析法编辑教学内容
第四节 平面应力状态分析——图解法编辑教学内容
第五节 三向应力状态编辑教学内容
第六节 广义胡克定律编辑教学内容
第七节 四个常用强度理论
组合变形
课时目标:掌握组合变形下杆件的强度计算,会进行复杂受载下杆件强度的分析。
第一节 组合变形问题编辑教学内容
第二节 拉伸(压缩)与弯曲的组合编辑教学内容
第三节 偏心压缩和截面核心编辑教学内容
第四节 扭转与弯曲的组合
压杆稳定
课时目标:理解压杆稳定性的概念,熟练掌握欧拉公式的应用,掌握压杆的稳定性计算。
第一节 压杆稳定问题编辑教学内容
第二节 细长压杆临界力编辑教学内容
第三节 中小柔度杆临界力编辑教学内容
第四节 压杆稳定校核编辑教学内容
第五节 提高压杆稳定性的措施
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预备知识
高等数学:
基础数学知识;积分知识;微积分知识等
理论力学:
受力分析;平衡方程等
参考资料
刘鸿文,材料力学(第六版),高等教育出版社,2017.(本课程使用的教材)
徐芝纶,弹性力学(第五版),高等教育出版社,2016.
同济大学,高等数学(第七版),高等教育出版社,2014.
洪嘉振,理论力学(第四版),高等教育出版社,2015.