材料力学课程教学大纲

《材料力学》课程教学大纲

课程名称：材料力学 Mechanics of Materials

课程编码：

学分：4.5学分

总学时：72学时（含8学时实验教学）

适用专业：水利水电、土木工程、农业水利

先修课程：高等数学，大学物理，理论力学

一、课程的性质、目的与任务

材料力学是一门工科类专业重要的技术基础课程，是继理论力学后的又一门专业基础课。本课程的任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。

通过该课程的学习，学生能够掌握等直杆件的强度、刚度及轴心受压杆件的稳定性的计算等；能运用强度、刚度及稳定性条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等简单计算工作；初步了解材料的机械性能及材料力学实验的基本知识和操作技能。

二、教学基本要求

了解材料力学研究的基本任务，四种基本变形基本概念，受力特点以及外力、内力、应力及变形的相互关系；了解复杂应力状态、强度理论及组合变形的基本概念；了解动载荷及交变应力作用下材料变形特性。

理解材料四种基本变形特征及相互内在联系；理解复杂应力状态下材料强度理论与单向载荷下之间的区别；理解动荷载、交变应力与静载作用下材料变形内在关系。

掌握四种基本变形形式内力计算、内力图画法、应力和应变的计算以及强度和刚度校核；掌握复杂应力下主应力计算、会利用强度理论校核组合变形下材料的强度；掌握压杆稳定性校核；掌握动荷载、交变应力作用下材料的应力应变计算。

三、教学内容

材料力学（I）

(1)绪论及基本概念(2学时)

§1-1 材料力学的任务 1学时

§1-2 材料力学与生产实践的关系

§1-3 可变形固体的性质及其基本假设

§1-4 杆件的几何特性 1学时

§1-5 杆件变形的基本形式

(1)轴向拉伸与压缩(6学时)。

§2-1 轴向拉伸和压缩的概念 2学时

§2-2 内力·截面法·及轴力图

§2-3 应力·拉(压)杆内的应力 2学时

§2-4 拉(压)杆的变形·胡克定律

§2-5 拉(压)杆内的应变能

§2-6 材料在拉伸和压缩时的力学性能 2学时

§2-7 强度条件·安全因数·许用应力

§2-8 应力集中的概念

(1)扭转(6学时)

§3-1 概述 2学时§3-2 薄壁圆筒的扭转

§3-3 传动轴的外力偶矩· 扭矩及扭矩图

§3-4 等直圆杆扭转时的应力· 强度条件 2学时§3-5 等直圆杆扭转时的变形· 刚度条件 2学时§3-6 等直圆杆扭转时的应变能

(1)弯曲应力(12学时)

§4-1 对称弯曲的概念及梁的计算简图 2学时§4-2 梁的剪力和弯矩· 剪力图和弯矩图 6学时§4-3 平面刚架和曲杆的内力图

§4-4 梁横截面上的正应力· 梁的正应力强度条件 2学时§4-5 梁横截面上的切应力· 梁的切应力强度条件 2学时§4-6 梁的合理设计

(1)梁弯曲时的位移(6学时)

§5-1 梁的位移——挠度和转角 2学时§5-2 梁的挠曲线近似微分方程及其积分

§5-3 按叠加原理计算梁的挠度和转角 3学时§5-5 梁的刚度校核·提高梁的刚度的措施 1学时§5-6 梁内的弯曲应变能

(1)简单的超静定问题(4学时)

§6-1 超静定问题及其解法 2学时§6-2 拉压超静定问题

§6-3 扭转超静定问题 2学时§6-4 简单超静定梁

(1)应力状态和强度理论(6学时)

§7-1 概述 4学时§7-2 平面应力状态的应力分析·主应力

§7-3 空间应力状态的概念

§7-4 应力与应变间的关系 1学时§7-5 空间应力状态下的应变能密度 1学时§7-6 强度理论及其相当应力

(1)组合变形及连接部分的计算(8学时)

§8-1 概述 2学时§8-2 两相互垂直平面内的弯曲

§8-3 拉伸（压缩）与弯曲 2学时§8-4 扭转与弯曲 2学时§8-5 连接件的实用计算法 2学时

§8-6 铆钉和螺栓连接的计算

(1)压杆稳定(4学时)。

§9-1 压杆稳定性的概念 2学时

§9-2 细长中心受压直杆临界力的欧拉公式

§9-3 不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式·压杆的长度因数

§9-4 欧拉公式的应用范围·临界应力总图 2学时

§9-5 实际压杆的稳定因数

§9-6 压杆的稳定计算·压杆的合理截面

材料力学（II）

(1)第三章能量法(6学时)

§3－1 概述 2学时

§3－2 应变能· 余能

§3－3 卡氏定理 2学时

§3－4 用能量法解超静定系统 2学时

(1)第六章动荷载和交变应力(2学时，机动)

§6－1 概述 1学时

§6－2 构件作等加速直线运动或等速转动时的动应力计算

§6－3 构件受冲击荷载作用时的动应力计算 1学时

四、教学参考书：

（1）孙训方主编.《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册，（第五版）,高等教育出版社

（2）单辉祖编著. 《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册. 北京：机械工业出版社，2002年

（3）范钦珊主编. 《材料力学》. 北京：清华大学出版社，2004年

（4）金保森、卢智先编著. 《材料力学试验》. 北京：机械工业出版社，2003年

（5）顾志荣、吴永生编著. 《材料力学学习方法及解题指导》. 上海：同济大学出版社，2001年

（6）刘鸿文吕荣坤编. 材料力学实验. 北京：高等教育出版社，2004年

（7）刘鸿文主编. 《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册，第五版. 北京：高等教育出版社