材料力學課程

材料力學課程

　　導語：材料力學課程是一門用以培養學生在工程檢驗與設計中有關力學方面設計與計算能力的技術基礎課，本課程主要研究工程結構中構件的承載能力問題。以下是小編整理材料力學課程的資料，歡迎閱讀參考。

　　一、課程基本信息

　　開課單位：土木工程學院

　　適用專業：土木工程

　　課程名稱：材料力學

　　課程代碼：024002

　　課程類型：專業主干課

　　學分：4

　　總學時：64理論學時：56實驗（上機）學時： 8  考核方式：考試

　　先修課程：理論力學

　　后續課程：鋼結構原理、混凝土結構原理、鋼結構設計、混凝土結構設計、土木工程材料

　　二、課程簡介

　　（一）課程性質和任務

　　材料力學是高等工科院校的一門重要的專業主干課。通過材料力學的學習，要求學生對桿件的強度、剛度和穩定性問題具有明確的基本概念、必要的基礎理論知識、比較熟練的計算能力、一定的分析能力和實驗能力。本課程在高級工程技術人才的培養過程中，具有建立專業技術基礎，培養開發創新能力的作用。

　　（二）課程目標

　　通過本課程的學習，使學生：

　　1．對材料力學的基本概念和基本分析方法有明確的認識。

　　2．能熟練地作出桿件在基本變形下的內力圖，計算其應力和位移，并進行強度和剛度計算。

　　3．對應力狀態理論與強度理論有明確的認識，并能將其應用于組合變形下桿件的強度計算。

　　4．對壓桿的穩定性概念有明確的認識，會計算軸向受壓桿的臨界應力，并進行穩定性校核。

　　5．對低碳鋼和灰口鑄鐵的基本力學性能及其測試方法有初步認識。

　　三、教學內容及要求

　　第一章  緒論和基本概念 （總學時：2）

　　第一節  材料力學的任務

　　第二節  變形固體的基本假設

　　第三節  外力及其分類

　　第四節  內力、截面法和應力的概念

　　第五節  變形與應變

　　第六節  桿件變形的基本形式

　　主要知識點，重點難點：掌握截面法、內力、應力、位移、變形和應變的概念，建立材料力學分析問題的思想。

　　教學目標和要求：材料力學的任務，本課程的特點與應用、發展，變形固體的概念和基本假設，內力、截面法和應力的概念以及變形與應變的概念，桿件變形的基本形式。

　　教學方法：理論授課。

　　第二章  軸向拉伸和壓縮（總學時：10）

　　第一節  軸向拉伸與壓縮的概念和實例

　　第二節  直桿軸向拉伸或壓縮時橫截面上的內力和應力

　　第三節  直桿軸向拉伸或壓縮時斜截面上的應力

　　第四節  材料拉伸時的力學性能

　　第五節  材料壓縮時的力學性能

　　第六節  溫度和時間對材料力學性能的影響

　　第七節  失效、安全因數和強度計算

　　第八節  桿件軸向拉伸或壓縮時的變形

　　第九節  軸向拉伸或壓縮的應變能

　　第十節  拉伸、壓縮的超靜定問題

　　第十一節  溫度應力和裝配應力

　　第十二節  應力集中的概念

　　第十三節  剪切和擠壓的實用計算

　　主要知識點，重點難點：軸向拉伸與壓縮的概念與實例，軸向拉伸或壓縮時橫截面上內力和應力，直桿軸向拉伸或壓縮時斜截面上的應力，材料在拉伸、壓縮時的力學性能，軸向拉伸或壓縮時的變形，軸向拉、壓的強度計算，拉、壓超靜定問題。

　　教學目標和要求：掌握拉（壓）桿的內力、應力、位移、變形和應變概念。掌握單向拉壓的胡克定律，掌握材料的拉、壓力學性能，了解測試方法。掌握強度條件的概念，會進行拉壓強度和剛度計算。

　　教學方法：理論授課。

　　實驗內容及要求：

　　1：拉伸實驗（學時：1 ）

　　要求：了解實驗設備、觀察低碳鋼及鑄鐵受拉伸直至破壞的過程、測定各項機械性能指標 （s 、b 、、） 、比較低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）拉伸時的機械性質。

　　2：壓縮實驗  （學時：1 ）

　　要求：測定低碳鋼壓縮時的屈服極限s和鑄鐵強度極限b、觀察低碳鋼和鑄鐵壓縮時的變形破壞現象。

　　第三章  扭轉  （總學時：9 ）

　　第一節  扭轉的概念和實例

　　第二節  外力偶矩的計算扭矩和扭矩圖

　　第三節 純剪切

　　第四節 圓軸扭轉時的應力

　　第五節 圓軸扭轉時的變形

　　第六節 圓柱形密圈螺旋彈簧的應力和變形

　　第七節 非圓截面桿扭轉的概念

　　第八節 薄壁桿件的自由扭轉

　　主要知識點，重點難點：剪切和擠壓的實用計算，扭轉的概念和實例，外力偶矩的計算，扭矩和扭矩圖，圓軸扭轉時的應力，圓軸扭轉時的變形，切應力互等定理和剪切胡克定律。

　　教學目標和要求：掌握剪切、擠壓的概念和實用計算。 掌握剪切胡克定律，切應力互等定理。熟練繪制扭矩圖，掌握圓軸扭轉應力和變形的計算，建立強度和剛度條件，會進行扭轉強度和剛度的計算。

　　教學方法：理論授課。

　　實驗內容及要求：

　　扭轉實驗  （學時：1 ）

　　要求：測定低碳鋼的剪切屈服極限s、剪切強度極限b及單位扭轉角Q，同時測定鑄鐵的剪切強度極限b及單位扭轉角，觀察比較低碳鋼（塑性材料）和鑄鐵（脆性材料）在受扭轉力過程中的變形情況和破壞特征，分析其原因。

　　第四章  彎曲應力（總學時：13 ）

　　第一節  彎曲的概念和實例

　　第二節 受彎桿件的簡化

　　第三節 剪力和彎矩

　　第四節 剪力方程和彎矩方程剪力圖和彎矩圖

　　第五節 載荷集度、剪力和彎矩間的關系

　　第六節 平面曲桿的彎曲內力

　　主要知識點，重點難點：彎曲的概念和實例，梁的荷載和支座反力，剪力和彎矩的求法，利用剪力方程和彎矩方程作剪力圖和彎矩圖，載荷集度、剪力和彎矩間的關系。純彎曲概念，純彎曲時的正應力，橫力彎曲時的正應力，梁的正應力強度條件，彎曲切應力，梁的切應力強度條件，提高彎曲強度的措施。

　　教學目標和要求：掌握平面彎曲內力的計算，掌握列內力方程作內力圖的基本方法，熟練掌握利用載荷集度、剪力和彎矩間的關系畫內力圖。掌握對稱彎曲梁的彎曲正應力、彎曲切應力計算，能熟練進行彎曲強度計算。

　　教學方法：理論授課。

　　實驗內容及要求：

　　彎曲實驗  （學時：1 ）

　　要求：測定鋼梁純彎曲時橫截面上的正應力分布，并與理論值比較，以驗證彎曲正應力公式。了解電測的基本原理，初步學會靜態電阻應變儀的使用。

　　第五章  梁彎曲時的位移  （總學時：6 ）

　　第一節 純彎曲

　　第二節 純彎曲時的正應力

　　第三節 橫力彎曲時的正應力

　　第四節 彎曲切應力

　　第五節 關于彎曲理論的基本假設

　　第六節 提高彎曲強度的措施

　　習題

　　主要知識點，重點難點：彎曲變形的描述，撓曲線的近似微分方程，用積分法求彎曲變形，用疊加法求彎曲變形，簡單超靜定梁，提高彎曲剛度的一些措施。

　　教學目標和要求：掌握彎曲變形有關概念，包括撓度、轉角、撓曲線的近似微分方程，會用積分法求彎曲變形和用疊加法求彎曲變形。建立超靜定梁的解題思路。

　　教學方法：理論授課。

　　第七章  應力狀態和 強度理論（總學時：10）

　　第一節 應力狀態概述

　　第二節 二向和三向應力狀態的實例

　　第三節 二向應力狀態分析——解析法

　　第四節 二向應力狀態分析——圖解法

　　第五節 三向應力狀態

　　第六節 位移與應變分量

　　第七節 平面應變狀態分析

　　第八節 廣義胡克定律

　　第九節 復雜應力狀態的應變能密度

　　第十節 強度理論概述

　　第十一節 四種常用強度理論

　　第十二節 莫爾強度理論

　　第十三節 構件含裂紋時的斷裂準則

　　主要知識點，重點難點：應力狀態的基本概念，平面應力狀態分析的解析法，主應力和極值切應力的概念及其計算，平面應力狀態的圖解法（應力圓），廣義胡克定律，強度理論概述，四種常用強度理論。

　　教學目標和要求：本章是本課程的重點和難點。要求很好掌握平面應力狀態下的應力分析方法，掌握三向應力狀態下的主應力和最大切應力的概念。正確理解廣義胡克定律，熟練運用。正確理解常用強度理論及其應用。

　　教學方法：理論授課。

　　第八章  組合變形  （總學時：8）

　　主要知識點，重點難點：組合變形的概念和疊加原理，斜彎曲，拉伸或壓縮與彎曲的組合，偏心壓縮和截面核心，扭轉與彎曲的組合，組合變形的普遍情況。

　　教學目標和要求：掌握組合變形下桿件的強度計算，會進行復雜受載下桿件強度的分析。

　　教學方法：理論授課。

　　實驗內容及要求：

　　彎扭組合實驗  （學時：2 ）

　　要求：學習用電測法測定平面應力狀態下一點處應力大小、方向的原理和方法。測定薄壁圓管在彎曲與扭轉組合變形下表面一點處的主應力大小和方向。

　　第九章  壓桿穩定  （總學時：6）

　　主要知識點，重點難點：壓桿穩定的概念，細長壓桿的臨界力、臨界應力及其歐拉公式，壓桿的穩定計算，提高壓桿穩定性的措施。

　　教學目標和要求：理解壓桿穩定性的概念，熟練掌握歐拉公式的應用，掌握壓桿的穩定性計算。

　　教學方法：理論授課。

　　實驗內容及要求：

　　沖擊實驗  （學時：2 ）

　　要求：測定低碳鋼、鑄鐵的沖擊韌度u，了解金屬在常溫下沖擊韌性指標的測定方法。觀察塑性材料與脆性材料承受沖擊破壞時的斷口情況，并進行比較。

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