材料力学教学大纲(土木工程专业2014年)

《材料力学》课程教学大纲课程英文名称：Mechanics of Materials课程代码：110000103课程性质：学科基础课适用专业：土木工程专业总学时数：64 其中讲课学时：58 实验学时：6 总学分数：4编写人：胡玮军审定人：袁文华一、课程简介（一）课程教学目的与任务：本课程的教学目的：要求学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，掌握杆件计算必要的理论知识和比较熟练的计算能力，具有一定的工程问题的分析能力和初步的实验能力。

本课程的教学任务：通过课堂教学和实践性教学环节相结合，强化学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。

要求学生对各种杆件的强度、刚度和压杆稳定性的基本问题能够熟练地分析和计算。

以培养学生熟练运用所学知识解决实际问题的能力。

（二）课程教学的总体要求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、具有对工程结构物中的部件和物体简化为力学简图的初步能力。

3、能够熟练地分析杆件在拉(压)、扭、弯时的内力，并正确做出相应的内力图。

4、能够熟练分析杆件的应力、位移、进行强度和刚度计算，并会解一次超静定问题。

5、对应力状态理论和强度理论有明确的认识，并能将其应用于变形杆件的强度计算。

6、对压杆的稳定性概念有明确认识，会计算轴向压杆的临界应力，并进行稳定性校核。

7、对能量法的有关基本原理有明确认识，并能熟练掌握一种计算位移的能量方法。

（三）课程的基本内容研究的主要内容为：材料力学基本概念与假设，轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲时的内力、应力和位移计算，截面几何性质，应力与应变分析，强度理论，组合变形，剪切与连接件的实用计算，压杆稳定，能量法等。

（四）先学课程及后续课程先学课程：《高等数学》、《大学物理》、《理论力学》；后续课程：《弹性力学》《结构力学》、《钢结构》、《钢筋混凝土结构》。

二、课程教学总体安排（一）学时分配建议表学时分配建议表（二）推荐教材及参考书目1、教材《工程力学》（Ⅱ）第一版，王海容主编，中国水利水电出版社，2011年2、参考书目孙训方编.《材料力学》（Ⅰ）、（Ⅱ）.第五版. 高等教育出版社. 2009年胡增强编.《材料力学学习指导》. 高等教育出版社. 2003年单辉祖编.《材料力学》（Ⅰ）、（Ⅱ）.第二版. 高等教育出版社. 2004年（二）课程考核方式1、考核方式本课程为闭卷考试2、成绩构成课堂考勤纪律占总成绩的10%，平时作业占总成绩的10%，实验成绩占总成绩的10% ，期末考试占总成绩的70%三、课程教学内容及基本要求（一）绪论及基本概念（2学时）1、教学目的了解课程的性质、任务和研究对象。

2、教学重点与难点（1）教学重点强度、刚度、稳定性的概念；变形固体的基本假设；弹性变形和塑性变形的概念；（2）教学难点变形固体的性质及基本假设。

3、教学方法讲授法（结合多媒体）4、教学主要内容材料力学的任务和研究对象；变形固体的概念，材料力学的基本假设，杆件变形的基本形式。

5、教学要求要求学生建立构件的强度、刚度、稳定性等基本概念；建立变形固体概念，理解并牢记其基本假设；了解材料弹性变形和塑性变形的基本特征；了解杆件的基本变形形式。

6、学生练习10-12道题，复习教材（二）轴向拉伸与压缩（讲课10学时，实验2学时）1、教学目的掌握轴向拉（压）杆件的强度、变形和刚度计算，同时为求解拉（压）超静定问题作准备。

2、教学重点与难点（1）教学重点拉（压）杆的内力、内力图和应力的概念及计算；材料在拉伸和压缩时的力学性质；许用应力的概念和强度条件，强度方面的三类问题；拉压杆的变形和位移计算。

（2）教学难点拉（压）杆的内力、内力图和应力的概念及计算；强度问题；材料力学性质的实验测量及工程应用。

3、教学方法讲授法（结合多媒体）4、教学主要内容轴向拉伸和压缩的概念；内力、截面法、轴力和轴力图；应力、轴向拉（压）杆内的应力；应变、轴向拉（压）杆的变形·虎克定律；拉（压）杆内的应变能；材料在拉伸和压缩时的力学性能；强度条件·安全因数·许用应力；应力集中的概念。

5、教学要求熟练掌握截面法，正确画出轴力图；掌握拉压时材料的力学性能，正确理解并熟练掌握轴向拉压正应力公式、胡克定律、强度条件，掌握拉压杆的强度计算方法。

了解拉压杆的变形能的概念和计算；建立应力集中的概念；弄清材料力学解决问题的思路和方法。

6、学生练习10-12道题，截面法，内力图，应力和变形的计算，强度条件的应用。

（三）扭转（讲课6学时，实验2学时）1、教学目的掌握扭转强度和刚度的计算，同时为求解扭转超静定问题作准备。

2、教学重点与难点（1）教学重点扭矩计算及扭矩图的绘制；等直圆杆扭转时横截面上切应力的分布规律及任一点切应力的计算，扭转变形的计算；危险截面和危险点的判断，扭转强度、刚度方面三类问题的求解。

（2）教学难点扭转切应力的推导过程；受多个外力偶作用时任意两横截面间相对扭转角的计算。

3、教学方法讲授法（结合多媒体）4、教学主要内容扭转的概念；传动轴的外力偶矩·扭矩和扭矩图；薄壁圆筒的扭转；等直圆杆扭转时的应力·强度条件；等直圆杆扭转时的变形·刚度条件；等直圆杆扭转时的应变能；等直非圆杆自由扭转时的应力和变形。

5、教学要求掌握传动轴的外力偶矩、扭矩计算及扭矩图的绘制；熟练掌握扭转切应力、扭转变形的计算方法、剪切胡克定律和剪应力互等定理、扭转强度和扭转刚度计算；了解等直圆杆扭转时变形能的概念和计算。

6、学生练习6-8道题，外力偶矩和扭矩的计算，扭矩图，扭转强度和扭转刚度条件的应用。

（四）截面的几何性质（2学时）1、教学目的掌握截面图形几何性质的计算。

2、教学重点与难点（1）教学重点截面几何性质各量的定义式，静矩与形心的关系，惯性半径，惯性矩和惯性积的平移轴定理。

（2）教学难点转轴公式，组合截面的形心主惯性轴和形心主惯性矩的计算。

3、教学方法讲授法（结合多媒体）4、教学主要内容截面的静矩和形心位置；极惯性矩·惯性矩·惯性积；惯性矩和惯性积的平移轴定理·组合截面的惯性矩和惯性积；惯性矩和惯性积的转轴公式·截面的主惯性轴和主惯性矩。

5、教学要求理解静矩、轴惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径、形心主惯性轴和形心的概念；掌握轴惯性矩、极惯性矩、组合图形的轴惯性矩的计算。

6、学生练习静矩、形心、轴惯性矩、极惯性矩的计算。

（五）弯曲应力（讲课10学时，实验课2学时）1、教学目的掌握平面弯曲梁的内力计算和弯曲强度计算。

2、教学重点与难点（1）教学重点平面弯曲的概念；用截面法求剪力和弯矩，剪力方程和弯矩方程的建立，利用内力方程、微分关系、叠加原理绘制剪力图和弯矩图。

平面弯曲正应力的分布和计算，矩形截面弯曲切应力的分布和计算，平面弯曲梁危险截面和危险点的判断，弯曲正应力强度方面的三类问题。

（2）教学难点剪力图和弯矩图的绘制；叠加法求作内力图；纯弯曲梁横截面上正应力公式的分析推导；梁的危险截面和危险点的判断。

3、教学方法讲授法讨论法（结合多媒体）4、教学主要内容对称弯曲的概念及梁的计算简图；梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图；平面刚架和曲杆的内力图；梁横截面上的正应力·梁的正应力强度条件；梁横截面上的切应力·梁的切应力强度条件；梁的合理设计。

5、教学要求掌握弯曲变形与平面弯曲等基本概念；熟练掌握用截面法求弯曲内力；掌握叠加原理及剪力图和弯矩图的内在规律；能熟练绘制剪力图和弯矩图。

掌握梁纯弯曲时横截面上正应力计算公式的推导过程，理解横力弯曲正应力计算仍用纯弯曲公式的条件和近似程度。

掌握中性层、中性轴等基本概念和含义；掌握各种形状截面梁（矩形、圆形、工字形）横截面上切应力的分布和计算；熟练弯曲正应力和剪应力强度条件的建立和相应的计算；理解等强度梁的概念；掌握提高弯曲强度的若干措施。

6、学生练习10-12道题，应用截面法求弯曲内力，应用内力方程、微分关系、叠加原理作内力图，梁横截面上正应力及切应力的计算，强度条件的应用，梁的合理设计。

（六）梁弯曲时的位移（4学时）1、教学目的掌握梁的位移计算和刚度校核, 同时为求解超静定梁作准备。

2、教学重点与难点（1）教学重点挠曲线近似微分方程的理解和应用, 梁的位移边界条件, 积分法求解单跨静定梁在简单荷载作用下的位移, 叠加法求梁的位移。

（2）教学难点叠加法求梁的位移。

3、教学方法讲授法（结合多媒体）4、教学主要内容梁的位移-- 挠度和转角；梁的挠曲线的近似微分方程及其积分；按叠加原理计算梁的挠度和转角；梁的刚度校核·提高梁的刚度的措施；梁内的弯曲应变能。

5、教学要求掌握求梁变形的两种方法：积分法和叠加法，明确叠加原理的使用条件，掌握梁的刚度条件,熟练掌握梁的刚度计算。

6、学生练习4-6道题应用积分法和叠加法求梁的变形，梁的刚度条件及应用。

（七）应力状态和强度理论（8学时）1、教学目的掌握受力构件中一点任意方向的应力、主应力、主平面、最大切应力及其作用面的计算；掌握复杂应力状态下应力与应变间的关系；了解复杂应力状态下的应变能计算；掌握强度理论的建立及应用条件。

2、教学重点与难点（1）教学重点截取一点的原始单元体；计算平面应力状态下任一斜截面上的应力、主平面和主应力、最大切应力平面和最大切应力；广义虎克定律及其应用；复杂应力状态下应变能密度、形状改变能密度、体积改变能密度的概念和计算；四个常用古典强度理论的理论观点及选用。

（2）教学难点应力状态的概念，单元体的截取及应力状态的确定；广义虎克定律及其应用；危险点的确定及常用四个强度理论的理解和选用。

3、教学方法讲授法（结合多媒体）4、教学主要内容应力状态·应力状态分析·主应力的概念；平面应力状态的应力分析；空间应力状态的概念；复杂应力状态下应力和应变间的关系；复杂应力状态下的应变能密度；强度理论及其相当应力；各种强度理论的应用。

5、教学要求掌握应力状态的概念及其研究方法；会从具有受力杆件中截取单元体并标明单元体上的应力情况；会计算平面应力状态下斜截面上的应力；掌握平面应力状态下的主应力、主方向的计算，并会排列主应力的顺序；掌握广义胡克定律；了解复杂应力状态比能的概念；了解梁的主应力迹线，掌握强度理论的概念。

了解常用的四个强度理论的观点、破坏条件、强度条件。

掌握常用的四个强度理论的相当应力。

会用强度理论对一些简单的杆件结构进行强度计算。

6、学生练习10-12道题，平面应力状态的应力分析，广义胡克定律的应用，强度条件的应用。

（八）组合变形及连接部分的计算（讲课6学时，习题课2学时）1、教学目的掌握组合变形杆件的强度计算和连接件的强度的计算问题。

2、教学重点与难点（1）教学重点组合变形类型的判断，斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲、弯曲与扭转三种组合变形危险截面、危险点的位置确定，危险点的应力状态分析，选择强度理论求解组合变形的强度计算问题，截面核心的计算；连接件的剪切面、挤压面位置和形状的判断，强度计算中剪切挤压拉伸危险面的确定。