《材料力學》課程教學大綱

1、材料力學課程教學大綱（Mechanics of Materials）一、課程概況課程代碼：0401006學 分：3.5 學 時：56 （其中：講授學時46， 實驗學時 10，上機學時 0 。）先修課程：高等數(shù)學、理論力學適用專業(yè)： 土木工程 建議教材：孫訓方主編，材料力學，高等教育出版社，2019年第6版課程歸口：土木建筑工程學院課程的性質(zhì)與任務：本課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。通過本課程的學習，培養(yǎng)學生對工程設計中的強度、剛度及穩(wěn)定性問題的必要的基礎(chǔ)知識、基本處理方法、熟練的工程計算能力和初步的試驗能力，為后續(xù)結(jié)構(gòu)力學課程及專業(yè)課課程設計環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。二、課程目標目標1. 建立固體力學

2、的基本概念（包括位移、變形、應變、內(nèi)力、應力、彈性、 塑性、承載能力等)；熟悉與承載有關(guān)的材料性質(zhì)（包括塑性材料與脆性材料的特點）。目標2. 培養(yǎng)應用固體力學方法解決工程承載問題的能力（包括校核強度、剛度、穩(wěn)定性、設計桿件截面形狀和尺寸、確定許可載荷等)。目標3. 通過實驗掌握材料力學的基本實驗方法（包括材料力學性能測定，用電測 法測定應變和應力）。課程支撐專業(yè)培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求1-2、4-1，對應關(guān)系如表所示。畢業(yè)要求指標點課程目標目標1目標2目標3畢業(yè)要求1-2畢業(yè)要求4-1三、課程內(nèi)容及要求（一）緒論1.教學內(nèi)容（1）材料力學的主要任務和主要研究對象。（2）桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性等基本

3、概念。（3）材料力學發(fā)展概述。（4）材料力學的基本假設及其含義。（5）材料力學主要研究對象（桿件）的幾何特征。（6）桿件的四種基本變形形式。2.基本要求（1）了解課程的任務和研究對象。（2）建立構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性等基本概念。（3）建立變形固體概念，理解并牢記其基本假設。（4）了解桿件的基本變形形式。（二） 軸向拉伸和壓縮1.教學內(nèi)容（1）拉（壓）桿件截面上內(nèi)力的確定，軸力圖。（2）內(nèi)力、截面法、應力、線應變和位移等基本概念。（3）拉（壓）桿橫截面上正應力公式的推導方法。（4）橫截面上正應力的分布及其計算，強度條件。（5）胡克定律，拉壓桿變形的計算。（6）典型材料（低碳鋼）的應力應變圖及其

4、主要特征。（7）脆性材料和塑性材料在機械性能上的主要差異。（8）許用應力和安全系數(shù)的概念。（9）斜截面上的應力。（10）橫向應變及其與縱向應變間的關(guān)系。（11）應力集中的概念。2.基本要求（1）掌握軸力計算和軸力圖的繪制。（2）全面了解材料力學分析強度剛度問題的過程與方法。（3）理解內(nèi)力、應力、變形、應變等概念。（4）掌握桿件拉壓時強度剛度問題的校核、截面設計與定載方法。（5）學會測定材料力學性能的實驗操作，了解不同性質(zhì)材料的特點。（三） 扭轉(zhuǎn)1.教學內(nèi)容（1）傳動軸的外力偶矩計算。（2）用截面法掌握求扭矩，作扭矩圖。（3）圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的剪應力分布及其計算，圓截面的極慣性矩和抗扭截面系數(shù)

5、。（4）圓軸扭轉(zhuǎn)變形的計算，相對扭轉(zhuǎn)角及單位長度扭轉(zhuǎn)角的概念。（5）強度條件和剛度條件的運用。（6）純剪切的概念，剪切力互等定律，剪應變的概念，剪切虎克定律，剪切彈性模量。（7）圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上剪應力公式的推導。（8）圓截面極慣性矩和抗扭截面系數(shù)的推導。（9）矩形截面桿和薄壁桿件的自由扭轉(zhuǎn)。2.基本要求（1）掌握傳動軸的外力偶矩的計算，扭矩計算及扭矩圖的繪制。（2）掌握圓軸扭轉(zhuǎn)變形的特點。（3）熟練掌握橫截面上扭轉(zhuǎn)切應力的分布規(guī)律和任一點切應力的計算公式。（4）熟練地求解扭轉(zhuǎn)強度和剛度問題的校核、截面設計與定載方法。（5）了解非圓截面桿的主要扭轉(zhuǎn)結(jié)果。（四）截面的幾何性質(zhì)1.教學內(nèi)容（1）靜

6、矩、形心、慣性矩、慣性積的定義及計算公式。（2）平面幾何圖形形心的求法。（3）常用幾何圖形慣性矩的大小。（4）組合截面慣性矩的計算。（5）平面幾何圖形面積矩的求法。（6）截面慣性矩的平行移軸公式。（7）轉(zhuǎn)軸公式。2.基本要求（1）掌握靜矩和形心的計算。（2）掌握慣性矩，慣性積的計算。（3）掌握平行移軸公式。（4）理解形心主軸和形心主慣性矩。（五） 彎曲內(nèi)力1.教學內(nèi)容（1）求梁指定截面上的剪力、彎矩。（2）正確列出剪力方程和彎矩方程，并繪制剪力圖和彎矩圖。（3）平面彎曲、對稱彎曲的概念。（4）彎矩、剪力和分布載荷集度間的微分關(guān)系及其應用。2.基本要求（1）掌握梁上內(nèi)力的正負號規(guī)定。（2）熟練掌

7、握梁的彎矩圖、剪力圖的畫法。（3）了解荷載與剪力彎矩的微分關(guān)系。（4）了解疊加法作彎矩圖。（六） 彎曲應力1.教學內(nèi)容（1）正應力和正應力強度條件。（2）剪應力和剪應力強度條件。（3）危險面、危險點的判別，彎曲正應力強度條件的應用。（4）純彎曲、橫力彎曲的概念。（5）彎曲時梁橫截面上正應力公式的推導，該公式的適用范圍。（6）矩形、工字形截面梁橫截面上剪應力的分布規(guī)律及其最大值，圓形截面梁的最大剪應力及其位置。（7）提高梁的彎曲強度的一些措施。2.基本要求（1）熟練掌握彎曲問題應力分析、強度校核、截面設計及定載方法。（2）了解橫力彎曲時剪應力問題的主要結(jié)果。（3）了解提高梁強度的措施。（七） 彎

8、曲變形1.教學內(nèi)容（1）撓曲線、撓度、轉(zhuǎn)角的定，撓度和轉(zhuǎn)角的關(guān)系。（2）用疊加原理求指定截面出的撓度和轉(zhuǎn)角。（3）梁的剛度計算。（4）列出撓曲線的近似微分方程，常用的邊界條件及連續(xù)條件。（5）積分法求梁的撓曲線方程，撓度和轉(zhuǎn)角。（6）撓曲線近似微分方程的建立及其使用條件。（7）梁的撓曲線的大致形狀的判定。（8）提高梁彎曲剛度的一些措施。2.基本要求（1）熟練掌握彎曲變形的直接積分法與查表疊加法。（2）掌握撓度和轉(zhuǎn)角的概念。（3）了解提高彎曲剛度的一些措施。（八） 應力狀態(tài)和強度理論1.教學內(nèi)容（1）一點處應力狀態(tài)的概念，主平面、主應力的概念。（2）二向應力狀態(tài)分析解析法及圖解法。（3）廣義胡克

9、定律的建立。（4）三向應力狀態(tài)下彈性比能、體積改變比能、形狀改變比能的概念及其表達式。（5）強度理論的概念。（6）四個強度理論的基本觀點。（7）強度理論的相當應力及其應用。2.基本要求（1）掌握應力狀態(tài)的概念。（2）熟練掌握平面應力狀態(tài)分析的解析法和圖解法。（3）理解廣義胡克定律。（4）掌握強度理論的概念，能正確選擇合適的理論求解強度問題。（九） 組合變形1.教學內(nèi)容（1）組合變形的概念及其基本分析方法。（2）斜彎曲。（3）拉壓與彎曲。（4）扭轉(zhuǎn)與彎曲。2.基本要求（1）熟練掌握斜彎曲、拉伸（壓縮）與彎曲、彎曲與扭轉(zhuǎn)三種典型的組合變形的求解方法。（2）能準確地判斷各種組合變形的危險截面、危險點

10、的位置。（3）正確熟練地截取危險點的原始單元體，計算危險點的主應力，并能正確的選擇強度理論進行強度計算。（十） 壓桿穩(wěn)定1.教學內(nèi)容（1）歐拉臨界載荷及其計算。（2）桿端不同約束對臨界載荷的影響。（3）柔度的概念，臨界應力總圖。（4）用穩(wěn)定安全系數(shù)對壓桿穩(wěn)定作穩(wěn)定校核。（5）歐拉公式的推導。（6）提高壓桿穩(wěn)定性的措施。2.基本要求（1）理解穩(wěn)定性的概念。（2）掌握兩端鉸支細長壓桿及其它支座條件下細長壓桿的臨界壓力、臨界應力的計算。（3）掌握柔度歐拉公式的適用范圍。（4）掌握經(jīng)驗公式，臨界應力總圖。（5）掌握壓桿穩(wěn)定條件和穩(wěn)定計算。教學內(nèi)容與課程目標的對應關(guān)系及學時分配如表所示。序號教學內(nèi)容支撐

11、的課程目標支撐的畢業(yè)要求指標點講授學時實驗學時1緒論目標11-222軸向拉伸與壓縮目標1、2、31-2、4-1643扭轉(zhuǎn)目標1、21-244附錄：截面的幾何性質(zhì)目標1、21-225彎曲內(nèi)力目標1、21-246彎曲應力目標1、2、31-2、4-1627彎曲變形目標1、21-248應力狀態(tài)和強度理論目標1、2、31-2、4-1829組合變形目標1、2、31-2、4-16210壓桿穩(wěn)定目標1、21-24合計4610四、課內(nèi)實驗（實踐）序號實驗項目名稱實驗內(nèi)容及要求學時對畢業(yè)要求的支撐類型備注1拉伸試驗低碳鋼拉伸；鑄鐵拉伸。了解測定材料機械性能的基本方法；了解低碳鋼和鑄鐵拉伸時的機械性能特點。24-1

12、驗證性必做2壓縮試驗低碳鋼壓縮；鑄鐵壓縮。了解測定材料機械性能的基本方法；了解低碳鋼和鑄鐵壓縮時的機械性能特點24-1驗證性必做3純彎曲梁正應力測定試驗測定純彎曲梁正應力的分布并與理論公式比較；掌握電阻應變片電測方法；驗證純彎曲梁正應力計算公式。24-1驗證性必做4材料彈性模量E和泊松比的測定用電測法測定材料的彈性模量E和泊松比。掌握電測法的組橋方法。24-1綜合性必做5薄壁圓筒彎扭組合變形應力測定試驗薄壁圓筒彎扭組合變形下主應力及各內(nèi)力分量的測定，掌握電測法的組橋方法。24-1綜合性必做五、課程實施主要教學環(huán)節(jié)質(zhì)量要求1備課（1）要考慮這節(jié)課準備安排幾個學生的活動，每個活動怎么安排。（2）要

13、考慮在活動中教師怎樣指導，怎樣與學生互動。（3）考慮在活動過程中，學生可能出現(xiàn)或遇到哪些問題，老師怎樣進行調(diào)控，怎樣評價等。（4）教師在課堂上一定還會遇到這樣或那樣意想不到的問題，這就需要我們教師課后進行教學反思，再進行補充備課。2講授（1）理論知識：以教師課堂講授為主，讀閱參考文獻、書籍為輔。（2）課堂討論：課前由教師布置內(nèi)容、提供參考書，學生自己準備，課堂上圍繞提出的問題進行討論。（3）自學：由教師布置自學內(nèi)容，提出重點，指導學生學。（4）實驗課：教師指導，學生獨立操作。（5）答疑：針對課程的重點和難點及學生提出的問題，教師組織進行答疑。3作業(yè)布置與批改課后作業(yè)情況統(tǒng)計，關(guān)注學生學習態(tài)度、

14、學習效果，以調(diào)整教學進度。課后作業(yè)，是學生學習情況的最真實反映。教師在作業(yè)的批改過程中，可以了解學生對知識的掌握程度，情況良好則可加快教學進度；如果情況不理想，則需減緩教學進度，對一些普遍存在的問題還須集中解答；如果存在抄襲情況，則需采用重做等方式督促學習自己完成作業(yè)，以便學生通過作業(yè)來達到課程教學要求。4課外答疑對學生提出的問題，要組織進行答疑。5成績考核包括期末考試、平時及作業(yè)考核和實驗（實踐）考核。6第二課堂活動學生申請大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，由老師進行指導。六、課程考核（一）課程考核包括期末考試、平時及作業(yè)考核和實驗（實踐）考核等，期末考試采用考試方式。（二）課程總評成績=平時成績 20

15、% +實驗（實踐）成績 10 %+期末考試成績 70 %。具體內(nèi)容和比例如表所示。成績組成考核/評價環(huán)節(jié)權(quán)重考核/評價細則對應的畢業(yè)要求指標點平時成績出勤、作業(yè)完成情況。 20 %平時成績以100分計算，由以下內(nèi)容構(gòu)成：出勤情況50%+平時作業(yè)情況50%a）出勤情況：出勤情況總分為100分，曠課一次扣15分，累計超過總課時的1/3者，取消考核資格。b）作業(yè)完成情況：單次作業(yè)評分標準：分為100，98，95，90，85，80，75，70，65，60，55，50，45作業(yè)完成情況評分標準：作業(yè)得分，應為各次作業(yè)得分數(shù)之和除以作業(yè)的相應次數(shù)。1-2 實驗（實踐）成績實驗情況及實驗報告。 10 % 根據(jù)每個實驗的實驗情況和實驗報告質(zhì)量進行評分。取各次實驗的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績4-1 期末考試成績 考試卷面成績 70 % 閉卷考試，卷面成績100分 1-2七、有關(guān)說明（一）持續(xù)改進擅于把握挖掘教材，突出教學重點。（1）突出重點是有效教學的核心。教師要抓住教材中本質(zhì)的、主要的東西，對其進行加工處理，然后在教學活動中突出出來，把學生的注意力集中到這方面上去，同時引導學生舉一反三。對于課本中相對次要或起輔助作用的教學內(nèi)容，可根據(jù)教學的實際需