《材料力學(xué) A》課程教學(xué)大綱

《材料力學(xué)A》課程教學(xué)大綱課程英文名稱：MaterialMechanicsA課程編號：TM課程類別：專業(yè)學(xué)位課程課程性質(zhì)：必修課學(xué)分：5學(xué)時：80（72實驗學(xué)時：8上機學(xué)時：0）適用專業(yè)：工程力學(xué)開課部門：土木工程與建筑學(xué)院先修課程：高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)后續(xù)課程：后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程一、課程目標理解材料力學(xué)中的基本概念，了解材料力學(xué)的任務(wù)，了解工程構(gòu)件的受力和變形特點，熟悉材料力學(xué)的基本定理和公式。掌握基本變形條件下構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性計算，能夠針對具體工程受力構(gòu)件建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進行分析計算。掌握應(yīng)力狀態(tài)分析方法和強度理論等，掌握各組合變形條件下構(gòu)件的內(nèi)通過課程實驗，鞏固并提高基礎(chǔ)理論知識；掌握材料的力學(xué)性能；掌握材料力學(xué)實驗的基本原理和方法。二、課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標指標點畢業(yè)要求課程目標1、2、3、41.2能針對具體的對象建立數(shù)學(xué)模型并求解。1.工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)、先進技術(shù)和專業(yè)知識用于科學(xué)實驗和分析，解決復(fù)雜工程問題。課程目標2、3、42.1能運用相關(guān)科學(xué)原理，識別和判斷復(fù)雜工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.工程科學(xué)和實驗的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。三、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與課程目標的對應(yīng)關(guān)系材料力學(xué)A教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法課程目標教學(xué)環(huán)節(jié)訓(xùn)練環(huán)節(jié)1緒論授課2學(xué)時課后思考作業(yè)1次12軸向拉伸和壓縮授課8學(xué)時課后作業(yè)4次1、23剪切與扭轉(zhuǎn)授課8學(xué)時課后作業(yè)3次1、24彎曲內(nèi)力授課8學(xué)時課后作業(yè)3次1、25彎曲應(yīng)力授課8學(xué)時課后作業(yè)3次1、26彎曲變形授課6學(xué)時課后作業(yè)2次1、27簡單超靜定問題授課6學(xué)時課后作業(yè)3次1、28應(yīng)力狀態(tài)和強度理論授課8學(xué)時課后作業(yè)3次39組合變形授課6學(xué)時課后作業(yè)2次310壓桿穩(wěn)定授課6學(xué)時課后作業(yè)2次1、211能量法授課6學(xué)時課后作業(yè)2次1、2、312實驗實驗8學(xué)時實驗報告4次1、4四、課程的主要內(nèi)容及基本要求（一）理論學(xué)時部分（72學(xué)時）第1單元 緒論（2學(xué)時（支撐課程目標：）[知識點][重點]變形固體及基本假設(shè)；內(nèi)力及截面法；應(yīng)力和應(yīng)變的概念。[難點]內(nèi)力，應(yīng)力和應(yīng)變的概念。[基本要求]識記：材料力學(xué)研究的內(nèi)容；領(lǐng)會：變形固體基本假設(shè)；內(nèi)力，應(yīng)力和應(yīng)變的概念；簡單應(yīng)用：工程實例中的構(gòu)件變形類形；工程構(gòu)件失效的形式；綜合應(yīng)用：應(yīng)用截面法對桿件內(nèi)力求解；課程思政元素：通過構(gòu)件失效實例講解，培養(yǎng)學(xué)生要把人類的安全、健康、福祉放在至高無上的地位，樹立強烈的職業(yè)責(zé)任和職業(yè)榮譽感。第2單元 軸向拉伸與壓縮（8學(xué)時（支撐課程目標：、2）[知識點][重點]軸力及應(yīng)力；桿件軸向拉壓強度計算；桿件軸向拉壓變形計算。[難點]軸向拉壓強度計算；軸向拉壓變形計算；桿件軸向拉伸及壓縮時斜截面上的應(yīng)力。[基本要求]識記：內(nèi)力，應(yīng)力，變形的基本概念；應(yīng)力集中的概念；材料拉伸和壓縮時的力學(xué)性能；胡克定律；領(lǐng)會：內(nèi)力及應(yīng)力的概念和計算；軸向拉壓強度條件；簡單應(yīng)用：利用截面法求解內(nèi)力；應(yīng)力公式的應(yīng)用；變形計算；綜合應(yīng)用：利用強度條件求解各類強度問題；根據(jù)變形公式計算桿系結(jié)構(gòu)結(jié)點位移；課程思政元素：通過我國古代學(xué)者熟練應(yīng)用“鄭玄-胡克定律”的例子，它比西方科學(xué)家早一千多年，培養(yǎng)學(xué)生熱愛祖國，尊重知識的情懷。第3單元 剪切、擠壓和扭轉(zhuǎn)（8學(xué)時（支撐課程目標：1、）[知識點][重點]剪切和擠壓的實用計算；外力偶矩的計算；扭矩計算；扭矩圖繪制；扭轉(zhuǎn)應(yīng)力及強度計算；扭轉(zhuǎn)變形及剛度計算。[難點]純剪切的概念；圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力及強度計算；圓軸扭轉(zhuǎn)變形及剛度計算。[基本要求]識記：剪切、擠壓、扭轉(zhuǎn)的概念；扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)變形的概念；外力偶矩計算；領(lǐng)會：連接件剪切與擠壓變形；扭轉(zhuǎn)桿件橫截面上切應(yīng)力的計算；切應(yīng)力的分布規(guī)律；切應(yīng)力互等定理；剪切胡克定律；非圓截面桿扭轉(zhuǎn)；簡單應(yīng)用：剪切和擠壓的實用計算；扭矩計算；扭矩圖繪制；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計算；扭轉(zhuǎn)變形計算；綜合應(yīng)用：扭轉(zhuǎn)強度和剛度計算；課程思政元素：結(jié)合圓軸扭轉(zhuǎn)時切應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)變形公式的推導(dǎo)過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴密的邏輯思維能力，利于形成科學(xué)的世界觀和方法論。第4單元 彎曲內(nèi)力（8學(xué)時（支撐課程目標：、2）[知識點]彎曲概念；受彎構(gòu)件的簡化、靜定梁的基本形式；剪力和彎矩；剪力方程、彎矩方程、剪力圖和彎矩圖；載荷集度、剪力和彎矩之間的微分關(guān)系；根據(jù)微分關(guān)系作剪力圖和彎矩圖。[重點]剪力和彎矩計算；剪力圖和彎矩圖；載荷集度、剪力和彎矩之間的微分關(guān)系；根據(jù)微分關(guān)系作剪力圖和彎矩圖。[難點]載荷集度、剪力和彎矩之間的微分關(guān)系；根據(jù)微分關(guān)系作剪力圖和彎矩圖。[基本要求]識記：彎曲的概念；受彎構(gòu)件的簡化、靜定梁的基本形式；載荷集度、剪力和彎矩之間的微分關(guān)系；領(lǐng)會：剪力和彎矩；剪力圖和彎矩圖，剪力方程和彎矩方程；簡單應(yīng)用：用截面法求剪力和彎矩；簡單載荷作用下的剪力圖和彎矩圖綜合應(yīng)用：利用微分關(guān)系作剪力圖和彎矩圖；課程思政元素：結(jié)合工程實例提煉計算簡圖，培養(yǎng)學(xué)生如何去掉次要因第5單元 彎曲應(yīng)力（8學(xué)時（支撐課程目標：、2）[知識點][重點]梁彎曲時橫截面上的正應(yīng)力和切應(yīng)力的計算及分布規(guī)律；梁彎曲強度計算。[難點][基本要求]領(lǐng)會：梁橫截面上的正應(yīng)力及強度條件；梁橫截面上的切應(yīng)力及強度條件；簡單應(yīng)用：計算梁橫截面上的正應(yīng)力及切應(yīng)力；分析彎曲變形梁橫截面上的應(yīng)力分布規(guī)律；綜合應(yīng)用：計算梁強度問題；課程思政元素：通過介紹中性層概念的提出和完善過程，回顧這一塊的第6單元 彎曲變形（6學(xué)時（支撐課程目標：、2）[知識點]彎曲變形基本概念；撓度和轉(zhuǎn)角的概念；撓度曲線近似微分方程；[重點]撓曲線近似微分方程；積分法求梁的彎曲變形；梁的剛度計算條件。[難點]積分法求梁的彎曲變形；疊加法求梁的彎曲變形。[基本要求]識記：彎曲變形、撓度、轉(zhuǎn)角的概念；提高梁彎曲剛度的主要措施；領(lǐng)會：撓度和轉(zhuǎn)角的關(guān)系；撓曲線近似微分方程；簡單應(yīng)用：積分法求梁的彎曲變形；彎曲剛度計算；綜合應(yīng)用：疊加法求梁的彎曲變形；課程思政元素：通過分析工程中的彎曲實例，可以發(fā)現(xiàn)一方面要限制構(gòu)第7單元 簡單超靜定問題（6學(xué)時（支撐課程目標：、2）[知識點]超靜定問題基本概念；超靜定次數(shù)；超靜定問題的求解方法；拉壓超靜定問題；溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力；扭轉(zhuǎn)超靜定問題；簡單超靜定梁問題。[重點]超靜定問題基本概念；綜合運用平衡方程、物理方程和變形協(xié)調(diào)方程（幾何方程）求解超靜定問題。[難點]建立變形協(xié)調(diào)方程。[基本要求]識記：超靜定問題基本概念；領(lǐng)會：變形協(xié)調(diào)條件；簡單應(yīng)用：求解拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲單一超靜定問題；綜合應(yīng)用：含有多種基本變形的超靜定問題；課程思政元素：介紹通過超靜定結(jié)構(gòu)提高結(jié)構(gòu)強度和剛度措施時，通過第8單元 應(yīng)力狀態(tài)和強度理論（8學(xué)時（支撐課程目標：）[知識點][重點]一點應(yīng)力狀態(tài)的概念；平面應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法和圖解法；廣義胡克定理；四種常用的強度理論。[難點]平面應(yīng)力狀態(tài)分析的解析法和圖解法；廣義胡克定理；復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)變能密度；四種常用的強度理論；莫爾強度理論。[基本要求]識記：一點應(yīng)力狀態(tài)的概念；主應(yīng)力和主平面；強度理論的概念；領(lǐng)會：平面應(yīng)力狀態(tài)解析法和圖解法；廣義胡克定理；四種常用的強度理論；莫爾強度理論；簡單應(yīng)用：解析法和圖解法求解平面應(yīng)力狀態(tài)問題；綜合應(yīng)用：強度理論的應(yīng)用；課程思政元素：進行應(yīng)力狀態(tài)分析時往往是解析法和圖解法靈活結(jié)合使第9單元 組合變形（6學(xué)時（支撐課程目標：）[知識點]組合變形的概念和疊加原理；斜彎曲；拉（壓）與彎組合變形；偏心壓縮和截面核心；彎扭組合變形；組合變形的普遍情形。[重點]斜彎曲；拉（壓）與彎曲組合變形；偏心壓縮和截面核心；扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形。[難點]軸向拉（壓）與彎曲組合；偏心壓縮和截面核心；扭轉(zhuǎn)與彎曲組合；組合變形的普遍情形。[基本要求]識記：組合變形的概念；領(lǐng)會：組合變形的分析方法；組合變形的普遍情形；簡單應(yīng)用：偏心壓縮和截面核心；綜合應(yīng)用：扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形，拉（壓）彎扭組合變形；課程思政元素：組合變形分析方法說明了分析問題和解決問題時，我們第10單元 壓桿穩(wěn)定（6學(xué)時（支撐課程目標：1、）[知識點][重點]壓桿臨界壓力；歐拉公式應(yīng)用；壓桿穩(wěn)定校核。[難點]歐拉公式應(yīng)用；壓桿穩(wěn)定校核。[基本要求]識記：壓桿穩(wěn)定相關(guān)的概念；提高壓桿穩(wěn)定性的措施；領(lǐng)會：壓桿的臨界壓力；壓桿的臨界應(yīng)力及其總圖；簡單應(yīng)用：細長壓桿臨界壓力的歐拉公式的應(yīng)用；綜合應(yīng)用：壓桿穩(wěn)定校核計算；課程思政元素：通過壓桿穩(wěn)定的失效案例介紹，告誡同學(xué)們應(yīng)具有強烈定是符合國家和人民的根本利益，促進和諧和穩(wěn)定是每一位公民的責(zé)任。第1單元 能量法（6學(xué)時（支撐課程目標：1、、3）[知識點]彈性應(yīng)變能概念及其計算；卡氏定理；變形體系虛功原理；單位載荷法；莫爾定理；互等定理；用能量法求解超靜定問題。[重點]桿件應(yīng)變能的計算；卡氏定理；單位載荷法，莫爾定理；用能量法解超靜定問題。[難點]能量方法求桿件的位移以及拓展應(yīng)用。[基本要求]識記：應(yīng)變能概念；桿件變形能的計算；能量原理；領(lǐng)會：變形能的普遍表達式；卡氏定理；莫爾定理；互等定理；簡單應(yīng)用：卡氏定理、莫爾定理的應(yīng)用；綜合應(yīng)用：運用能量法求解超靜定問題；[學(xué)時分配]知識單元理論學(xué)時第1單元緒論2第2單元軸向拉伸與壓縮8第3單元剪切、擠壓與扭轉(zhuǎn)8第4單元彎曲內(nèi)力8第5單元彎曲應(yīng)力8第6單元彎曲變形6第7單元簡單超靜定問題6第8單元應(yīng)力狀態(tài)和強度理論8第9單元組合變形6第10單元壓桿穩(wěn)定6第11單元能量法6合計72（二）實驗學(xué)時部分（支撐課程目標1、4）[實驗總學(xué)時8學(xué)時]實驗內(nèi)容實驗學(xué)時低碳鋼、鑄鐵拉伸實驗2低碳鋼、鑄鐵壓縮實驗1低碳鋼拉伸狀態(tài)下測彈性模量E和泊松比ν1扭轉(zhuǎn)實驗2純彎曲實驗2合計8[實驗教學(xué)環(huán)節(jié)目的]A》課程實驗課程的任務(wù)是通過實驗對不同材料的力學(xué)性能進行[實驗教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)]本課程通過材料力學(xué)實驗引導(dǎo)學(xué)生把材料力學(xué)的基本理論具體到材料分析，[實驗項目、內(nèi)容、學(xué)時分配及實驗類型]序號實驗項目實驗內(nèi)容學(xué)時實驗類型(演示、研究)每組學(xué)生人數(shù)支撐課程目標1低碳鋼、鑄鐵拉伸實驗了解萬能實驗機的原理和拉伸實驗的國家標準以及具體實σSσbδ和截面收縮拉伸力學(xué)性能。2驗證5-10142低碳鋼、鑄鐵壓縮實驗了解壓縮實驗的國家標準以及具體實驗操作步驟與注意事學(xué)性能。1驗證5-10143低碳鋼彈性模量E和了解引伸計和應(yīng)變片的工作原理，了解應(yīng)變片的粘貼方法；了解國家標準以及具體實驗操作步驟與注意事項；測量低碳鋼拉伸時它的彈性模量E和泊松比，驗證胡克定律。1設(shè)計5-1014泊松比了解國家標準以及具體實驗操作步驟與注意事項；測定低碳5扭轉(zhuǎn)實驗鋼的剪切屈服極限，剪切強度極限以及鑄鐵的剪切強度極限；觀察低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)過程中的變形現(xiàn)象及破壞形2驗證5-104式，解釋兩種材料不同的破壞機理。了解國家標準以及具體實驗操作步驟與注意事項；熟悉電測6純彎曲實驗法基本原理和電阻應(yīng)變儀的使用；測定梁純彎曲段橫截面上的正應(yīng)力分布規(guī)律，并將實測值與理論計算值進行比較，以2綜合5-104驗證彎曲正應(yīng)力公式。[主要儀器設(shè)備]材料萬能試驗機、扭轉(zhuǎn)試驗機等；游標卡尺；引伸計、應(yīng)變片等。五、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：采用演繹、歸納、啟發(fā)、討論、研究等多種行之有效的教學(xué)教學(xué)手段：采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)手段，充分發(fā)揮好課堂教學(xué)堅持教學(xué)實踐聯(lián)系生產(chǎn)生活實際的教學(xué)方法，理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)合學(xué)生生注重課后練習(xí)，大力培養(yǎng)學(xué)生動腦、動手、獨立解決問題的能力。注重課外閱讀，要求學(xué)生大量閱讀課程相關(guān)參考資料，采用文獻調(diào)研、實地考察等方式，調(diào)研工程實際案例。通過課外導(dǎo)學(xué)的模式，提升自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，形成不斷學(xué)習(xí)六、考核要求、方式與成績評定考核要求考核形式書面考試與實驗考核、平時考核相結(jié)合。平時成績：平時成績通過課堂互動表現(xiàn)、考勤及課后作業(yè)等綜合評定。實驗成績：實驗成績通過實驗表現(xiàn)、實驗報告等綜合評定。80%。3、成績評定方法0.1ד實驗成績”0.2ד平時成績”0.7（1）30%，側(cè)重考查記憶與理解，包括課前預(yù)習(xí)效果、課后作業(yè)鞏固；（2）40%，側(cè)重考查變通與創(chuàng)新，包括課堂互動跟蹤、案例剖析深度、創(chuàng)新作品設(shè)計、包括案例檢驗設(shè)計、實踐操作考核、創(chuàng)新作品驗證；（3）30%，側(cè)重考查交流與展示，包括課堂匯報交流、挑戰(zhàn)作業(yè)報告、第二課堂成果。期末考試試卷題型包括填空題、選擇題、作圖題和計算題。評價環(huán)節(jié)評估課程目標對應(yīng)畢業(yè)要求實驗成績（占總成績的10%）實驗報告1、41、2平時成績（占總成績的20%）知識目標1~31、2能力目標2~31、2價值目標31、2期末考試（占總成績的70%）填空題1~31、2選擇題1~31、2作圖題21、2計算題2~31、2七、課程評價與持續(xù)改進機制1、課程評價2、持續(xù)改進機制（1）建立持續(xù)改進制度①成立本課程持續(xù)改進組。②由課程持續(xù)改進組組長負責(zé)組織執(zhí)行并監(jiān)督持續(xù)改進過程。③制定持續(xù)改進措施。（2）成立本課程持續(xù)改進組（3）本課程持續(xù)改進方法①②期末考試考核機制：組織學(xué)