《材料力学》教学大纲 .docx

《材料力学》教学大纲

适用于本科机械设计制造及其自动化专业

学分3.5总学时：56理论学时：48实验/实践学时：8

一、课程的性质、任务和要求

《材料力学》是工科专业基础课，必修。本课程共56学时，3.5学分。

《材料力学》课程的主要任务是：通过该课程的学习，要求学生掌握等直杆件的强度、刚度及轴向受压杆件的稳定性的计算等；能运用强度、刚度及稳定性条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等简单计算工作；初步了解材料的机械性能及材料力学实验的基本知识和操作技能；初步学会应用材料力学的理论和方法解决一些简单的工程实际问题；为学习有关的后继课程打好必要的基础。

学习本课程后，应达到下列基本要求：

1．对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识；

2．能熟练地画出杆件在基本变形下的内力图，进行应力和位移、强度和刚度的计算；

3．掌握应力状态理论和组合变形下杆件的强度计算；

4．了解压杆的稳定性概念，会计算轴向受压杆的临界力和临界应力；

5．了解低碳钢和灰口铸铁的基本力学性能及其测定方法；

6．掌握简单超静定问题的求解方法；

7．掌握电测实验应力分析的基本原理和方法。

二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材

本课程的先修课程为：高等数学、工程图学、理论力学。

选用教材：《材料力学Ⅰ》（第5版），刘鸿文主编，高等教育出版社，2010

参考书目：

[1]《材料力学Ⅰ》（第5版），孙训方主编，高等教育出版社，2009

[2]《材料力学Ⅰ》（第3版），单辉祖，高等教育出版社，2009

[3]《材料力学》，Timoshenko（铁木辛柯）编，科学出版社，1978

三、课程内容

1．绪论

主要内容：材料力学的任务及研究对象；变形固体的基本假设；力与内力、截面法与应力、线变形和角变形的概念；杆件变形的基本形式。

2．拉伸、压缩与剪切

主要内容：轴向拉伸与压缩的概念与实例；直杆横截面上的内力、应力及斜截面上的应力计算；安全系数与许用应力的应用、拉压杆件的强度计算；轴向拉伸与压缩时杆件的纵向变形、线应变、横向变形计算；泊松比、虎克定律、弹性模量，抗拉(压)刚度、应力集中的概念；金属材料拉伸和压缩时的力学性能；简单拉(压)超静定问题、热应力和装配应力的解法；剪切和挤压的实用计算。

重点：拉压杆件的强度计算。

难点：简单拉(压)超静定问题。

3．扭转

主要内容：扭转、纯剪切、剪应变、剪切虎克定律、扭矩的概念；功率、转速和外力偶的关系；扭矩图的作法；圆轴扭转时横截面剪应力计算公式；扭转变形的计算；极惯性矩和抗扭截面模量的概念；轴的强度条件和刚度条件。

重点：轴的强度条件和刚度条件。

难点：圆轴扭转时横截面剪应力计算公式。

4．弯曲内力

主要内容：平面弯曲、剪力和弯矩的概念；梁的剪力图和弯矩图的作法；剪力、弯矩和分布载荷集度的微分关系的应用；刚架的轴力、剪力及弯矩图的作法。

重点：梁的剪力图和弯矩图的作法。

难点：梁的剪力图和弯矩图的作法。

5．弯曲应力

主要内容：纯弯曲时的正应力公式；弯矩和挠度曲线曲率半径的关系；抗弯截面模量、抗弯刚度、等强度梁的概念；弯曲剪应力分布规律；梁的强度计算；提高梁弯曲强度的措施。

重点：梁的强度计算。

难点：纯弯曲时的正应力公式。

6．弯曲变形

主要内容：挠度和转角的概念及梁的挠曲线的近似微分方程；用积分法、叠加法计算梁的挠度和转角；利用刚度条件进行梁的设计；简单超静定梁的解法。

重点：计算梁的挠度和转角。

难点：简单超静定梁的解法。

7．应力和应变分析、强度理论

主要内容：应力状态、主应力和主平面的概念；平面应力分析(解析法，图解法)；三向应力状态简介；最大剪应力；广义虎克定律；体积应变、弹性比能、体积改变和形状改变比能；强度理论的概念；第一、二、三、四强度理论及莫尔强度理论。

重点：平面应力分析(解析法，图解法)。

难点：第一、二、三、四强度理论及莫尔强度理论。

8．组合变形

主要内容：组合变形的概念与实例；拉（或压）弯组合变形；斜弯曲；弯扭组合变形；组合变形杆件的强度设计。

重点：弯扭组合变形。

难点：弯扭组合变形。

9．压杆的稳定性

主要内容：弹性平衡稳定性的概念；细长杆临界载荷的欧拉公式；杆端约束的影响；柔度；超过比例极限压杆的临界力—经验公式；临界应力总图；杆件的稳定性设计；提高压杆稳定性的措施。

重点：杆件的稳定性设计。

难点：细长杆临界载荷的欧拉公式。

附录Ⅰ．平面图形的几何性质

主要内容：静矩和形心的概念与计算；惯性矩、惯性积和惯性半径的概念与计算；平行移轴公式；转轴公式；主惯性矩的概念和计算。

四、习题内容及要求

根据教学需要，布置一定量的习题，习题内容要多样化。习题作业能起到巩固理论、掌握计算方法和技巧的作用，有助于提高学生分析问题解决问题的能力，每次习题课内容要有所侧重。学生必须独立、按时