《材料力學 第2版》-魏媛 教學大綱

一、課程介紹

《材料力學A》教學大綱A,發(fā)揮其它課程不可替代的綜合素質(zhì)教育作用。本課程內(nèi)容共分十五章（含附錄。課程主要研究工程中構(gòu)件的承載能力構(gòu)件設計計算提供基本理論。

Introduction"MaterialMechanicsA"isanimportantprofessionalcourseformechanicsandmechanical.isusedtocultivatestudents'designandcalculationcapabilitiesinengineeringdesignandtolaythefoundationforfurtherprofessionalcourses.Theabilityofsolvingtheproblemisformedbyrevealingthebasicconceptsandnecessarybasicknowledgeofthestrength,rigidityandstabilityofthecomponents.Basedonthetheoreticalanalysis,cultivatethestudents'practicalestablishthecorrectdesignideaandsolvetheengineeringdesignintheeconomicandsecuritycontradictions,withthespiritofinnovation,playothercoursesirreplaceablecomprehensivequalityeducation.Thecourseisdividedintofifteenchapters(includingAppendixA).Thecoursemainlystudiesthebearingcapacityofthecomponentsintheproject.Underthepremiseofsatisfyingthestrength,rigidityandthereasonableshapeisselectedforthecomponentsatthemosteconomicalcost,andthereasonablecross-sectionalshapeandsizearedesignedtoprovidethecalculationbasisforthedesign.Throughtheanalysisoftheengineeringmodel,theexternalforceanalysis,internalforceanalysis,stressanalysis,strainanalysis,stress-strainanalysis,masteringthedeformationandfailureofthecomponentarecarriedout.Combiningwiththemechanicalpropertiesofthematerialdesignprovidebasictheoreticalcalculationforthestructures.課程基本信息課程名稱材料力學A課程編碼412101英文名稱MechanicsofMaterialsA課程學時68+12習題課課程學分4課程類別學科基礎(chǔ)必修課程課程性質(zhì)必修課開課學期第4學期課內(nèi)實驗學時10適用專業(yè)機械工程、車輛工程、能源與動力工程、汽運、道橋、農(nóng)機等專業(yè)本科生開課單位工程力學系選用教材1.（200.02.聶毓琴吳宏，《材料力學實驗與課程設計》，機械工業(yè)出版社，2006.08。主要參考書劉鴻文.（）,.2017.07.,2009.03預備知識或先修課程要求高等數(shù)學、大學物理、工程圖學、理論力學等。制定人李鋒制定時間2019年2月審核人左文杰審核時間2019年2月二、課程的教學任務、要求和教學目的1.樹立正確的設計思想，理論聯(lián)系實際，解決好經(jīng)濟與安全的矛盾，具備創(chuàng)新精神；2.全面系統(tǒng)地了解構(gòu)件的受力變形、破壞的規(guī)律；3.掌握有關(guān)構(gòu)件設計計算的基本概念、基本理論、基本方法及其在工程的應用4.能將一般構(gòu)件抽象出力學簡圖，進行外力分析、內(nèi)力分析、應力分析、應變分析、應力~應變分析；5.掌握材料的力學性能的原理和方法，具有進行實驗研究的初步能力；6.在滿足強度、剛度、穩(wěn)定性的前提下，以最經(jīng)濟的代價，為構(gòu)件選擇合適的形狀，設計合理的界面形狀和尺寸，為設計提供計算依據(jù)；7.了解材料力學的新理論，新方法及發(fā)展趨向。三、教學基本要求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.能熟練地做出桿件在基本變形下的內(nèi)力圖，進行應力和位移、強度和剛度計算。3.掌握應力狀態(tài)理論，掌握組合變形下桿件的強度計算。4.掌握簡單超靜定問題的求解方法。5.了解能量法的基本原理，掌握一種計算位移的能量方法。6.了解壓桿的穩(wěn)定性概念，會計算軸向受壓桿的臨界力與臨界應力。7.了解低炭鋼和灰口鐵的基本力學性能及其測試方法。8.掌握電測實驗應力分析的基本原理和方法。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容教學要求總時68+12講課習題實驗一、緒論1.理解材料力學的任務；2.理解變形固體的基本假設和基本變形的特征；3.掌握正應力和切應力、正應變和切應變的概念；4.掌握截面法；5.理解桿件的四種基本變形。1.材料力學的任務1內(nèi)力、截面法和應力的概念24.變形與應變的概念5.構(gòu)件的分類桿件變形的基本形式二、軸向拉伸1.軸向拉伸和壓縮的概念及實例1.熟練運用截面法求解桿件軸力，并能熟練繪2（或壓縮制軸力圖；力和應力2.掌握直桿在軸向拉伸與壓縮時橫截面、斜截3.直桿軸向拉伸（或壓縮）時斜截面面上的應力計算；上的應力3.了解安全因數(shù)及許用應力的確定，熟練進行24.材料在軸向拉伸和壓縮時的力學性能強度校核、截面設計和許用載荷的計算；4.掌握胡克定律，了解泊松比，掌握直桿在軸6245.許用應力安全因數(shù)強度條件向拉伸與壓縮時的變形和應變計算；了解拉壓6.軸向拉伸（或壓縮）時的變形變形能的計算；7.軸向拉伸（或壓縮）時的彈性變形5.掌握求解拉壓桿件一次超靜定問題的方法，能了解溫度應力和裝配應力的計算；8.桿件拉伸、壓縮的超靜定問題6.掌握應力集中的概念，了解圣維南原理。9.應力集中的概念三、扭轉(zhuǎn)和剪切1.掌握扭轉(zhuǎn)時外力偶矩的換算；2.熟練運用截面法求解軸的扭矩，并能熟練繪制扭矩圖；3.掌握薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)時的切應力計算，掌握切應力互等定理和剪切胡克定律；6.掌握剪切和擠壓(工程)實用計算。1.扭轉(zhuǎn)的概念和實例2.外力偶矩的計算扭矩和扭矩圖3.薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)純剪切34.圓軸扭轉(zhuǎn)時的應力與強度條件525.圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形與剛度條件6.非圓截面桿扭轉(zhuǎn)的概念7.薄壁桿件的自由扭轉(zhuǎn)8.剪切和擠壓的實用計算四、彎曲內(nèi)力1.熟練寫出梁的剪力方程和彎矩方程；1.平面彎曲的概念和實例2.掌握彎曲時的載荷集度、剪力和彎矩的微分42.梁的支座及載荷的簡化關(guān)系及其應用；423.平面彎曲時梁橫截面上的內(nèi)力——3.熟練繪制剪力圖和彎矩圖；剪力和彎矩4.掌握疊加原理作彎矩圖。剪力方程和彎矩方程剪力圖和彎矩圖分布載荷集度、剪力和彎矩間的關(guān)系及其應用用疊加法作彎矩圖5附錄、平面圖形的幾何性質(zhì)靜矩和形心慣性矩和慣性積平行移軸公式轉(zhuǎn)軸公式與主慣性矩1.掌握平面圖形的形心、靜矩、慣性矩、極慣性矩和平行移軸公式的應用；2.了解轉(zhuǎn)軸公式；3.掌握平面圖形的形心主慣性軸、形心主慣性平面和形心主慣性矩的概念。26五、彎曲強度純彎曲及其變形3.橫力彎曲時梁橫截面上的正應力彎曲正應力強度條件橫力彎曲時梁橫截面上的切應力彎曲切應力強度條件彎曲中心提高梁彎曲強度的主要措施1.掌握純彎曲、平面彎曲、對稱彎曲和橫力彎曲的概念；2.掌握彎曲正應力和切應力的計算，熟練進行彎曲強度計算；3.了解開口薄壁截面彎曲中心的概念和一些工程中常用截面彎曲中心位置；4.了解提高梁彎曲強度的措施。427六、彎曲變形撓曲線的微分方程剛度條件用積分法求彎曲變形用疊加法求彎曲變形提高梁彎曲剛度的主要措施1.掌握梁的撓曲線近似微分方程和積分法；2.掌握疊加法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角；3.熟練進行剛度計算；4.了解提高梁彎曲剛度的措施。22序號教學內(nèi)容教學要求總時68+12講課習題實驗1.理解應力狀態(tài)的概念;七、應力及應變分析強度理論2.掌握平面應力狀態(tài)下應力分析的解析1.應力狀態(tài)的概念法及圖解法；2.二向應力狀態(tài)分析3.了解三向應力狀態(tài)的概念；3.三向應力狀態(tài)分析4.掌握主應力、主平面和最大切應力的計8廣義胡克定律算；5.掌握廣義胡克定律；626.復雜應力狀態(tài)的變形比能6.了解體積應變、三向應力狀態(tài)下的變形7.強度理論概述能密度、體積改變能密度和畸變能密度的8.四種常用強度理論概念；9.莫爾強度理論和雙切應力強度理論簡介7.理解強度理論的概念；掌握四種常用強度理論及其應用；了解莫爾強度理論。八、組合變形構(gòu)件的強度計算1.理解組合變形的概念，9斜彎曲（兩向彎曲）（壓縮2.掌握桿件的斜彎曲、拉伸（壓縮）和彎曲、扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形的應力與強度計4面核心算；3.扭轉(zhuǎn)與其他變形的組合3.了解截面核心的概念和確定方法。10九、實驗應力分析電測應力分析的基本原理測量電橋的接法及其應用1.理解電阻應變測試技術(shù)的基本原理和接橋方法；2.掌握彎曲正應力和組合變形時的主應力的測定方法。2411十、能量法桿件變形能的計算單位載荷法莫爾積分計算莫爾積分的圖形互乘法卡氏定理互等定理1.理解各種變形的應變能計算，2.掌握莫爾定理，能熟練地利用圖乘法求位移。3.了解卡氏定理；4.理解互等定理。6212十一、超靜定結(jié)構(gòu)1.力法解超靜定的基本步驟2.變形比較法3.力法正則方程4.對稱性在分析超靜定問題中的應用1.理解超靜結(jié)構(gòu)的求解步驟；2.掌握變形比較法和力法正則方程求解超靜定問題；3.理解對稱和反對稱性概念及其在超靜定問題的應用。613十二、動載荷構(gòu)件受沖擊時的動應力計算沖擊韌度1.掌握構(gòu)件作等加速直線運動或勻速轉(zhuǎn)動時的動應力計算；2.掌握受沖擊載荷作用時的動應力計算；3.了解沖擊韌度的概念。214十三、交變應力1.交變應力的有關(guān)參數(shù)2.材料的持久極限構(gòu)件的持久極限持久極限曲線及其簡化6.非對稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強度計算7.彎扭組合交變應力下構(gòu)件的疲勞強度計算8.提高構(gòu)件疲勞強度的主要措施1.掌握交變應力的有關(guān)參數(shù)2.了解交變應力下材料疲勞破壞的概念和疲勞極限的確定方法。3.勞強度的計算和提高構(gòu)件疲勞強度的措施。315十四、壓桿穩(wěn)定穩(wěn)定的概念細長壓桿的臨界力臨界應力總圖壓桿的穩(wěn)定校核提高壓桿穩(wěn)定性的措施1.掌握壓桿穩(wěn)定性的概念；2.掌握細長壓桿的歐拉公式及其適用范圍；3.掌握不同柔度壓桿的臨界應力和安全因數(shù)法的穩(wěn)定性計算；4.了解提高壓桿穩(wěn)定性的措施。4合計581210五、實驗教學內(nèi)容、基本要求與學時分配1.實驗目的與任務《材料力學A68102.實驗教學基本要求（1）學生實驗可按照實驗室開放的管理辦法提前預約。（2）要求學生在實驗前認真研讀實驗教材，作好充分的預習準備工作，寫出實驗預習報告。（3）（4）根據(jù)實驗室的具體條件進行分組，必須在規(guī)定時間內(nèi)，由學生獨立完成，對實驗過程中出現(xiàn)的問題，要求學生盡量做到獨立思考，獨立解決。（5）要求學生必須認真對待每一個實驗，不得缺席、遲到、早退。（3.實驗教材或指導書：聶毓琴吳宏，《材料力學實驗與課程設計》，機械工業(yè)出版社，2006.084實驗項目一覽表序號實驗項目名稱內(nèi)容提要學時實驗項目類型必開/選開1低碳鋼和鑄鐵的拉伸實驗測量低碳鋼的強度和塑性指標，測量鑄鐵的強度指標2驗證性必開2低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗;測量彈性模量E測量低碳鋼和鑄鐵的壓縮強度指標；測量彈性模量E2驗證性必開3低碳鋼和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)實驗；測量切變模量G測量低碳鋼和鑄鐵的扭轉(zhuǎn)強度指標測量切變模量G2驗證性必開4電測實驗I純彎曲梁和等強度梁的正應力電測應力測定2驗證性必開5電測實驗II靜不定框架應力的電測應力測定、彎扭組合變形主應力的電測應力測定2驗證性必開合計10六、教學要求及方式教學要求：教師要積極備課，對課程內(nèi)容要融會貫通，切忌照本（幕）宣科。授課在多媒體教室，充分利用多媒體動畫教學課件，盡量結(jié)合工程實際邊授課邊演示。做到授課內(nèi)容與教學大綱相符，注重學習過程，成績評價體系標準真實、嚴謹、公平、公正、公開，充分調(diào)動學生學習的積極性。教學方式：以課堂教學為主，輔以適當?shù)恼n堂提問、討論、習題課來強化（課程由理論課堂和習題課兩58學時，教師講授與課堂討論相結(jié)合；實驗操作10學時，以學生操作、設計為主，教師引導、答疑為輔；習題課12學時，以重點內(nèi)容的習題為主，結(jié)合課程中的幾個難點問題，教師引導、討論、答疑為輔。）七、考核及成績評定方式70%。平時成績由課后作業(yè)、實驗成績按相應的比例折算并相加后得出（具體評分標準見下表。期末成績由期末考試卷面（滿分100分）成績折算得出。考核方式及成績占比為：序號成績構(gòu)成考核方式占比1平時成績課后作業(yè)20%2實驗10%3期末成績期末考試70%合計100%評價標準：1.課后作業(yè)課后作業(yè)按照百分制評分，然后按照20%進行折算。評分標準為：觀測點評分80-100分60-79分40-59分1-39分0分作業(yè)完成進度（權(quán)重0.3）按時完成延時完成后期補交未提交基本概念掌握程度（權(quán)重0.2）概念清晰，分析得當，能夠掌握課堂知識。主要概念清晰，但部分分析有誤部分概念清晰，分析中有明顯的知