材料力学课程设计题目16
材料力学作业题集(学院)
一、求图示图形形心的位置。
二、计算半圆形对形心轴 的惯性矩。
三、试确定图示平面图形的形心主惯性轴的位置，并求形心主惯性矩。
一、试求图示各梁中截面1-1、2-2、3-3上的剪力和弯矩，这些截面无限接近于截面 或截面 。设 、 、 均为已知。
五、平面直角折杆在C端受到铅直力P作用，如图所示。材料的[σ]=160MPa。若P=10kN，l=2m，a=1.2m。试根据第四强度理论设计轴AB的直径d。
六、下图示圆轴直径d=15mm，受弯矩My与扭矩Mx共同作用。测得轴表面上点A沿轴线方向的线应变 ，点B沿与轴线成45o方向的线应变 ，E=210GPa， ， MPa。试求My与Mx，并用第四强度理论校核轴的强度。
五、已知受力构件表面某点处沿三个方向的线应变为： ， ， 。材料的弹性模量 ，泊松比 ，试求该点的主应力。
一、从低碳钢零件中某点取出一单元体，其应力状态如图所示，试按第三和第四强度理论计算单元体的相当应力。图中应力单位是 。
(1)、 , ,
(2)、 , ,
二、上题中若材料为铸铁，试按第一和第二强度理论计算单元体的相当应力。图中应力单位是 ，泊松比 。
一、作图示杆的扭矩图
二、已知传动轴为钢制实心轴，最大扭矩MT＝7kN•m，材料的许可切应力[]＝30MPa，切变模量G＝80GPa，许可扭角[]＝0.2/m，试按强度条件和刚度条件设计轴径d。
四、已知圆轴受外力偶矩m＝5kN·m，材料的许可切应力[]＝80MPa。
（1）试设计实心圆轴的直径D1；
（2）若该轴改为=d/D=0.9的空心圆轴，试设计空心圆轴的内、外径d2、D2。
复合材料力学课程设计
复合材料力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解复合材料的定义、分类和基本性质，掌握复合材料的基本力学原理；2. 使学生掌握复合材料力学性能的表征方法，了解影响复合材料力学性能的因素；3. 引导学生运用所学知识，分析复合材料在工程实际中的应用，并能解决简单问题。
技能目标：1. 培养学生运用数学和力学知识分析复合材料力学问题的能力；2. 提高学生设计复合材料结构的能力，能根据实际需求选择合适的复合材料和结构；3. 培养学生通过实验和计算等方法，对复合材料力学性能进行测试和评估的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对复合材料及其力学性能的兴趣，培养学生对材料科学的热爱；2. 培养学生的创新意识和团队协作精神，让学生在探讨问题中学会尊重他人意见；3. 使学生认识到复合材料在现代科技发展中的重要性，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为高二年级选修课程，旨在让学生在掌握力学基础知识的基础上，进一步学习复合材料的力学性质及其应用。
学生特点：高二学生在知识结构、思维能力和实践能力方面有一定基础，具备一定的自主学习能力和合作探究精神。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的创新能力和实践操作能力。
在教学过程中，注重目标导向，分解课程目标为具体学习成果，以便教学设计和评估。
二、教学内容1. 复合材料概述- 复合材料的定义、分类及特点- 复合材料的应用领域2. 复合材料基本力学原理- 弹性力学基础理论- 复合材料的应力-应变关系- 复合材料的强度理论3. 复合材料力学性能表征- 弹性模量、泊松比等力学性能参数- 力学性能测试方法及设备- 影响复合材料力学性能的因素4. 复合材料设计与应用- 复合材料结构设计原则- 复合材料选材及结构优化- 复合材料在工程实际中的应用案例5. 复合材料力学问题分析- 简单复合材料结构的力学分析- 复合材料力学问题的求解方法- 复合材料力学问题的实验研究教学大纲安排：第一周：复合材料概述第二周：复合材料基本力学原理第三周：复合材料力学性能表征第四周：复合材料设计与应用第五周：复合材料力学问题分析教材章节：第一章：复合材料概述第二章：复合材料基本力学原理第三章：复合材料力学性能表征第四章：复合材料设计与应用第五章：复合材料力学问题分析教学内容与课程目标紧密关联，旨在确保学生掌握复合材料力学的基本知识和实践应用，注重内容的科学性和系统性。
《材料力学》 练习题 (弯曲变形)
《材料力学》练习题（弯曲变形）
院系：年级：专业：
姓名：学号：成绩：
1、试用积分法求如图所示梁：
（1）挠曲线方程，并绘出挠曲线的大致形状；
（2）截面A处的挠度和截面B处的转角。
（EI为已知）
2、用积分法求图所示各梁的挠曲线方程、转角方程和B截面的转角、挠度。
（设EI=常数）
3、试用积分法求图中截面A 处的挠度和转角。
4、外伸梁受力如图所示，试用积分法求A θ、B θ及D y 、C y 。
（设EI =常数）
6、试用叠加法求如图所示简支梁C截面的挠度和两端的转角。
8、如图所示梁AB 的右端由拉杆BC 支承。
已知：4kN/m q =，2m l =，3m h =，梁的截面为边长200mm b =的正方形，材料的弹性模量110GPa E =；拉杆的横截面面积2250mm A =，材料的弹性模量2200GPa E =。
试求拉杆的伸长l ∆，以及梁的中点在竖直方向的位移。
材料力学课程设计
材料力学课程设计指导书聂毓琴修订吉林大学2005年6月前言材料力学是工科院校一门重要的学科基础课，高等学校中使用的各种材料力学教材，往往将杆件的变形分成几种基本形式。
并针对这几种基本变形形式在各自的范围内分别独立地给予解答。
我们在教学中体会到这种做法的优越性。
但同时也感到这种孤立地研究某一问题的方式也有其自身的弱点。
其中最为突出的，就是学生很难从整体上把握材料力学的全貌，更难于利用材料力学的知识去解决工程实际问题。
为此，我们试图针对学生的专业特点和不同专业的要求，从强度、刚度、稳定性的观点出发，在工程实际中选取一些较为复杂的构件，要求学生从全面的、整体的角度予以解答，这样就既可以深化课堂上的知识，使知识系统话，同时也培养了学生解决实际问题的能力，既把所学过的基础课（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）系统应用。
又为后继课程的学习打下基础，使各教学环节和教学内容有机地联系起来。
对学生来说，通过材料力学课程设计可初步了解工程中的设计思想和设计方法，也激发了学习积极性和创造精神。
对教师来说，在拓宽知识面，改进教学方法、教学态度，提高教学水平上都有一定的益处。
在总体上可以使教学质量有所提高。
作为教学改革的内容之一，我们的工作还只是探索性。
我们的目的不仅于课程设计本身，更着眼于材料力学课程本身的建设和改革。
材料力学课程设计这一崭新的教学环节是我校于1987年率先开始试点，并在以后的几年中进行了集中安排一周另四天分散和分散五周安排等方式的实践，取得了宝贵的经验，并在全校产品类专业中逐步推广成为材料力学课程建设的主要内容之一。
材料力学课程设计做为教改研究项目已于1991年4月通过校级鉴定。
得到校内、外专家的充分肯定与赞扬，1993年3月，获校优秀教学成果奖；也得到国家教委理工科院校材料力学课程指导小组组长、副组长的高度评价。
并于1993年5月获吉林省优秀教学成果一等奖。
“材料力学课程设计”作为附加项目及创新点，使材料力学课程的教学改革与实践在2001年获吉林大学教学成果二等奖；以此为特色，2002年材料力学课程被评为吉林大学精品课程；材料力学课程的教学改革与创新于2005年获吉林大学教学成果一等奖；获吉林省教学成果二等奖。
材料力学性能课程实验教学大纲(课程实验类) - 东南大学分析测试中心
材料力学性能课程实验教学大纲（课程实验类）所属课程名称：材料力学性能英文名称：Material Mechanical Properties of Materials所属课程编号：1202302面向专业：材料类各专业(金属材料、土木工程材料、电子信息材料、先进材料及成形)课程总学时：32+16 ；实验学时16 ；课程学分： 2.5 ；本大纲主撰人：王仕勤、秦鸿根（Tel：52090661，E—mail: wsqwyd@）一、实验目的材料力学性能实验是《材料力学性能》课程中重要的教学环节。
通过实验教学，验证、巩固和补充课堂中讲授的理论知识，使学生掌握材料力学性能的测试原理和测试方法；了解测试设备及基本操作规范；并培养学生对实验数据和实验结果进行正确分析判断的能力以及科学认真的态度和实事求是的工作作风。
为今后的课程设计、毕业设计及工程实践工作打下坚实的基础。
三、教学管理模式与注意事项1、学生在实验前必须认真预习实验指导书的相关内容。
2、教师在实验前进行必要的讲解和指导。
3、学生应严格按照操作规程对仪器设备进行正确操作，确保人身安全和设备安全。
四、成绩评定与占课程总成绩的比例1、指导老师根据学生实验预习情况及实验报告的完成情况进行成绩评定。
2、将实验成绩报给任课教师，以占课程总成绩的15～20%的比例纳入课程的总成绩。
五、设备与器材配置1、电子万能试验机2台7、冲击试验机1台2、液压万能试验机2台8、温度计10只3、布氏硬度计2台9、冷却保温装置6套4、洛氏硬度计1台10、游标卡尺2只5、维氏硬度计1台11、钢筋划线仪2台6、读数放大镜2只12、实验耗材若干六、实验任务书与参考资料1、王仕勤、秦鸿根等材料力学性能实验指导书. 南京：东南大学讲义，2006.112、高建明等材料力学性能. 武汉：武汉大学出版社，2004.83、秦鸿根建筑材料实验指导书. 南京：东南大学讲义，2003.103、伍洪标等无机非金属材料试验. 化学工业出版社，2002.6。
材料力学课程设计(底盘车架的静力分析及强度、刚度计算)
（5）危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图。 （6）各危险点的主应力大小及主平面位置。 （7）选择强度理论并建立强度条件。 （8）列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程以及必要的说明。 （9）对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力 图。
q 单独作用在 DF 段时：
图 3-17 qdf 单独作用示意图
图 3-18 qdf 单独作用弯矩图 利用图乘法（后述图乘法只给出最终化简结果）：
2qCF
2qCD
2qDF
ql 3
24EI
6l22l3
8l 2
l2 3
4l 2l 24
8l l l 234
3l 3 3
4l 2l 34
2
○6 q 单独作用在 FG 段时：
2
3
43
234
6EI
2
图 3-7 X2 处单位力单独作用示意图
图 3-8 X2 处单位力单独作用弯矩图
○3
F A
单独作用时：
图 3-9 FA 单独作用示意图
图 3-10 FA 单独作用弯矩图
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利用图乘法，可以得到：
1FA
1 EI
[FAl1
(l 2
(l
l) 3
2
l ) (l l )2
2F 2FA 2FB 2qCF 2qFG
将上述求得
、
11
、
12
、
21
、
22
、
1F
2F
代入前述力法正则方程，可
得到：
X 1
F c
10516.722N
X 2
材料力学全部习题解答
弹性模量
b
E 2 2 0 M P a 2 2 0 1 0 9P a 2 2 0 G P a 0 .1 0 0 0
s
屈服极限 s 240MPa
强度极限 b 445MPa
伸长率 ll010000m ax2800
由于 280;故0该50 材0料属于塑性材料;
13
解：1由图得
弹性模量 E0 3.550110063700GPa
A x l10.938m m
节点A铅直位移
A ytan 4 l150co sl4 2503.589m m
23
解：1 建立平衡方程 由平衡方程
MB 0 FN1aFN22aF2a
FN 2 FN1
得： FN12F1N22F
l1
l2
2.建立补充方程
3 强度计算 联立方程1和方
程（2）;得
从变形图中可以看出;变形几何关
l
l0
断面收缩率
AAA110000d22d22d2121000065.1900
由于 2故.4 属6 % 于 塑5 性% 材料;
15
解：杆件上的正应力为
F A
4F D2 -d2
材料的许用应力为
要求
s
ns
由此得
D 4Fns d2 19.87mm
s
取杆的外径为
D19.87m m
16
FN1 FN 2
Iz= I（ za） I（ zR ） =1 a2 4
2R4 a4 R 4 =
64 12 4
27
Z
解 a沿截面顶端建立坐标轴z;，y轴不变; 图示截面对z，轴的形心及惯性矩为
0 .1
0 .5
y d A 0 .3 5 y d y2 0 .0 5 y d y
材料力学课程设计--曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算
材料力学课程设计计算说明书设计题目：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算数据号：7.7-02学号：42100223姓名：刘风指导教师：魏媛目录一、设计目的 (3)二、设计任务和要求 (3)2.1、设计计算说明书的要求 (3)2.2、分析讨论及说明书部分的要求 (4)2.3、程序计算部分的要求 (4)三、设计题目 (4)3.1、数据1）画出曲柄轴的内力图 (5)2）设计主轴颈D和曲柄颈直径d (8)3）校核曲柄臂的强度 (9)4）校核主轴颈飞轮处的疲劳强度 (15)5）用能量法计算A端截面的转角yθ，zθ (16)四、分析讨论及必要说明 (20)五、设计的改进措施及方法 (20)六、设计体会 (21)七、参考文献 (21)附录一.流程图 (24)二.C语言程序·····················································25三．计算输出结果 (28)一、设计目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体，既从整体上掌握了基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思路和设计方法，使实际工作能力有所提高。
材料力学课程设计
材料力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握材料力学的基本概念，如应力、应变、弹性模量等；2. 培养学生运用材料力学知识分析简单构件受力情况的能力；3. 使学生了解不同材料力学性能的特点，并能进行简单的力学性能比较。
技能目标：1. 培养学生运用材料力学原理解决实际问题的能力；2. 培养学生通过实验、图表等方法收集、分析、处理材料力学数据的能力；3. 提高学生的团队协作能力和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对材料力学的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，树立正确的价值观；3. 使学生认识到材料力学在工程领域的应用，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为专业性较强的学科课程，旨在帮助学生建立材料力学的知识体系，培养实际应用能力。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理基础和逻辑思维能力，对专业学科有一定的好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过课程目标分解，实现教学设计和评估的针对性，确保学生达到预期学习成果。
二、教学内容1. 应力与应变的概念及其计算方法；2. 弹性模量、剪切模量、泊松比等力学性能指标；3. 材料的弹性、塑性和韧性特点；4. 轴向拉压、扭转、弯曲等基本受力形式及其计算；5. 材料力学实验方法及数据处理；6. 材料力学在实际工程中的应用案例分析。
教学内容安排与进度：第一周：应力与应变的概念及其计算方法；第二周：弹性模量、剪切模量、泊松比等力学性能指标；第三周：材料的弹性、塑性和韧性特点；第四周：轴向拉压、扭转、弯曲等基本受力形式及其计算；第五周：材料力学实验方法及数据处理；第六周：材料力学在实际工程中的应用案例分析。
教材章节关联：1. 《材料力学》第一章：应力与应变；2. 《材料力学》第二章：材料的力学性能；3. 《材料力学》第三章：轴向拉压与扭转；4. 《材料力学》第四章：弯曲；5. 《材料力学》第五章：实验方法与数据处理；6. 《材料力学》第六章：应用案例分析。
材料力学课程设计单缸柴油机曲轴
四、曲轴设计及校核
1.设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D 主轴颈为弯扭组合变形，根据第三强度理论
r3
1 W
M
2 z3
M
2 y3
M x22
32 D3
219.062 438.122 481.272
代入公式得
Me
9549
P n
9549
17.0 410
395.93N
m
Ft
Me r
395.93 0.07
5656.20N
Fr Ft / 2 2828.10N
l3 1.2r 0.084m
以单缸柴油机曲轴为研究对象，由平衡条件得
Mx 0 My 0 Mz 0 Fx 0 Fy 0 Fz 0
表 1 固定表格
l1 / m l2 / m E / GPa
/ MPa 1 / MPa r
0.11 0.18 150 0.27 120
180 0.05 0.78
要求： 1.画出曲轴的内力图。 2.设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D。 3.校核曲柄臂的强度。 4.校核主轴颈 H-H 界面处的疲劳强度，取疲劳安全系数 n=2。键 槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工。 5.用能量法计算 A-A 截面的转角 y ， z 。
解平衡方程，代入数据得
Fax 0
Ffx 0
Fay
l2 l1 l2
Fr
0.18 0.11 0.18
4010.58
2489.33N
F fy
l1
l1 l2
Fr
0.11 0.11 0.18
有限元受力分析 结构梁 力 计算
目录.绪论 (2)第一章.有限元课程设计 (4)一.工程问题 (4)二.简化模型 (4)三.解析法求解 (5)四.ANSYS求解 (8)五.结果分析 (19)第二章.机械优化设计说明 (20)一.题目及解析 (20)二.黄金分割法计算框图 (23)三.C语言程序 (24)四.运行结果 (27)五.结果分析 (27)第三章.设计感言 (28)第四章.参考文献 (28)前言有限元法在解决圣维南扭转问题近似解时首先提出的。
有限元在弹性力学平面问题的第一个成功应用是由美国学者于1956年解决飞机结构强度时提出的、经过几十年得发展，有限元一惊成为现代结构分析得有效方法和主要手段。
它的应用已经从弹性力学的平面问题扩展到空间问题和板壳问题。
对于有限元法，从选择基本未知量的角度来看，他可以分为三种方法：位移法，力法，混合法。
从推导方法来看，它可以分为直线法，变分法，加权余数法。
但随后随着计算机的发展，有限元法如虎添翼。
国内外已有许多大型通用的有限元分析程序，并已经出现了将人工智能技术引入有限元分析软件，形成了比较完善得专家系统，逐步实现了有限元的智能化。
优化设计是现代设计方法的重要内容之一。
它以数学规划为理论基础以电子计算机为工具，在充分考虑多种设计约束的前提下，寻求满足预订目标的最佳设计。
优化设计理论于方法用于工程设计是在六十年代后期开始的，特别是今年来，随着有限元素法，可靠性设计，计算机辅助设计的理论与发展及优化设计方法的综合应用使整个工程设计过程逐步向自动化集成化智能化发展，其前景使令人鼓舞的。
因而工程设计工作者必须适应这种发展变化，学习，掌握和应用优化设计理论与方法。
今年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的机械制造都已离不开有限元分析计算，其再机械制造，材料加工，航空航天，汽车，土木建筑，电子电器，国防军土，船舶，铁道，石化能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：增加产品和工程的可靠性在产品的设计阶段发现潜在的问题经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本缩短产品投向市场的时间模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费ANSYS软件致力于耦合场的分析计算，能够进行结构，流体，热，电磁四种场的计算，已博得了世界上数千家用户的钟爱。
材料力学课程设计
材料力学是1_科院校的一门重要技术基础课。
尤其对机械类专业学‘}来说该门课程至关重要。
高等学校在讲授材料力学时,往往将构件的变形分成儿种基本形式并针对这J七种基本变形在各自范I一山j.j分别独立的给予解答。
这虽然便于学生人门,但学生很难从整体上把握材料力学的全貌使学生难于利用材料力学知识去解决工一程实际问题。
为此我们针对工科院校不同专业的特点和要求在工程实际中选取了一些较为复杂的构件作为学生课程设计的题目。
要求学生从全面的整体的角度进行分析、计算、设士十、完成题目。
这样既可以提高学生学习的主动性和积极性,深化课堂上的知识,使其系统化,同时也培养了学生分析和解决工程实际问题的方法和能力。
使学生所学过的知识(高等数学、工程图学、理论力学、计算机、算法语言、材料力学)系统的综合运用、融会贯通,又为后继课程的学习和设计打下了良好的基础。
我们于1987年率先进行了材料力学课程设计的试点工作。
于1991年通过校级鉴定,并于1993年5月获吉林省优秀教学成果一等奖,得到了校内外专家的充分肯定。
经过不断的完善、提高,现已在产品设计类、热加工等专业全面推开。
已成为提高学生素质的一个重要环节材料力学是1_科院校的一门重要技术基础课。
尤其对机械类专业学‘}来说该门课程至关重要。
高等学校在讲授材料力学时,往往将构件的变形分成儿种基本形式并针对这J七种基本变形在各自范I一山j.j分别独立的给予解答。
这虽然便于学生人门,但学生很难从整体上把握材料力学的全貌使学生难于利用材料力学知识去解决工一程实际问题。
为此我们针对工科院校不同专业的特点和要求在工程实际中选取了一些较为复杂的构件作为学生课程设计的题目。
要求学生从全面的整体的角度进行分析、计算、设士十、完成题目。
这样既可以提高学生学习的主动性和积极性,深化课堂上的知识,使其系统化,同时也培养了学生分析和解决工程实际问题的方法和能力。
使学生所学过的知识(高等数学、工程图学、理论力学、计算机、算法语言、材料力学)系统的综合运用、融会贯通,又为后继课程的学习和设计打下了良好的基础。
曲柄轴的设计与计算
课程名称：材料力学设计题目：曲柄轴的设计与计算院系：机械工程系班级：工程机械3班学号：*********名：**指导教师：***2013/6/1目录一、材料力学课程设计的目的 (2)二、课程设计的任务和要求 (2)三、设计题目 (2)3.1曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算 (2)3.2曲柄轴内力图 (4)3.2.1曲柄轴外力分析 (4)3.2.2曲柄轴内力图 (4)3.3设计主轴颈D和曲轴颈的直径d (6)3.4校核曲柄臂的强度 (7)3.4.1左曲柄臂的强度计算 (7)3.4.2右曲轴臂的强度计算 (10)3.5校核主轴颈安装飞轮的键槽处截面的疲劳强度 (13)θθz。
(14)3.6用能量法计算A截面的转角y，四、分析讨论及必要说明 (17)五、设计的改进措施及方法 (18)5.1提高曲轴的弯曲强度 (18)5.2提高曲轴的弯曲刚度 (18)5.3提高曲轴的疲劳强度 (18)六、设计体会 (18)七、参考文献 (19)八、附录 (20)8.1流程图 (20)8.2c语言程序 (21)8.3输出结果 (24)一、材料力学课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。
同时，可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。
既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合应用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。
1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。
让我们在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际问题。
2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。
材料力学课程设计分析
材料力学课程设计分析一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握材料力学基本概念，如应力、应变、弹性模量等，并理解其物理意义。
2. 使学生了解不同材料的力学性能，包括金属、非金属和复合材料，并能够比较和分析它们的优缺点。
3. 引导学生掌握材料力学的基本公式及其应用条件，能进行简单的力学计算。
技能目标：1. 培养学生运用材料力学知识解决实际问题的能力，如分析简单结构元件的受力情况。
2. 提高学生运用力学原理进行实验设计和数据处理的能力，能对实验结果进行合理分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对材料力学学科的兴趣，激发他们的学习热情，形成积极探索的科学态度。
2. 引导学生关注材料力学在工程领域的应用，认识到材料力学对工程技术发展的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为专业基础课，以理论教学为主，实验为辅，旨在培养学生掌握材料力学的基本知识和技能。
学生特点：学生处于大学二年级，已具备一定的力学基础，具有较强的逻辑思维能力和实验操作能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的知识运用能力和实验技能。
通过具体的学习成果分解，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容本章节教学内容围绕以下三个方面进行组织：1. 材料力学基本概念：- 应力、应变、胡克定律- 弹性模量、泊松比、剪切模量- 教材第二章：基本概念及物理意义2. 材料力学性能：- 金属、非金属和复合材料的力学性能特点- 力-应变曲线、弹性极限、屈服极限- 教材第三章：材料的力学性能及测试方法3. 材料力学基本公式及运用：- 杆件拉伸与压缩、剪切与扭转、弯曲应力与应变- 能量法、力法及其应用- 教材第四章：基本公式及其应用实例教学大纲安排如下：第一周：材料力学基本概念，引入应力、应变等基本概念，讲解胡克定律。
第二周：材料的力学性能，分析不同材料的力学性能特点，学习力-应变曲线。
第三周：基本公式及运用，讲解杆件拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲的应力与应变。
《材料力学》教学大纲
《材料力学》教学大纲一、课程概述材料力学是一门研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性等力学性能的学科。
它是工科学生必修的专业基础课程之一，为后续的机械设计、结构力学、工程力学等课程提供必要的理论基础。
通过本课程的学习，学生应掌握材料力学的基本概念、基本理论和基本方法，具备对工程构件进行强度、刚度和稳定性分析的能力，为今后从事工程设计和科学研究工作打下坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标掌握材料力学的基本概念，如内力、应力、应变、弹性模量、泊松比等。
理解拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等基本变形形式下的应力和应变分布规律。
掌握材料在拉伸和压缩时的力学性能，如屈服极限、强度极限、延伸率和断面收缩率等。
熟悉梁的弯曲理论，包括弯曲内力、弯曲应力和弯曲变形的计算方法。
了解组合变形和压杆稳定的基本概念和分析方法。
2、能力目标能够对简单的工程构件进行受力分析，绘制内力图。
能够根据材料的力学性能和构件的受力情况，进行强度、刚度和稳定性的计算和校核。
具备运用材料力学知识解决工程实际问题的能力。
培养学生的逻辑思维能力和创新能力。
3、素质目标培养学生严谨的科学态度和认真负责的工作作风。
提高学生的工程意识和创新意识，培养学生的团队合作精神。
三、课程内容1、绪论材料力学的任务和研究对象。
变形固体的基本假设。
内力、截面法和应力的概念。
应变的概念和线应变、切应变的计算。
2、拉伸、压缩与剪切轴向拉伸和压缩的概念。
轴向拉伸和压缩时横截面上的内力和应力计算。
材料在拉伸和压缩时的力学性能，包括低碳钢和铸铁的拉伸试验、应力应变曲线、屈服极限、强度极限、延伸率和断面收缩率等。
轴向拉伸和压缩时的变形计算，胡克定律。
剪切和挤压的实用计算。
3、扭转扭转的概念。
圆轴扭转时横截面上的内力——扭矩和扭矩图。
圆轴扭转时横截面上的应力计算。
圆轴扭转时的变形计算，扭转角和单位长度扭转角的计算。
扭转时的强度和刚度条件。
4、弯曲内力弯曲的概念和梁的分类。
工程力学课程设计
工程力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握工程力学基本概念，如力、应力、应变等；2. 了解材料力学性质，熟悉不同材料的力学特点；3. 掌握力学分析方法，如静力平衡、受力分析等；4. 理解力学在实际工程中的应用，如桥梁、建筑、机械等。
技能目标：1. 能够运用力学知识解决实际问题，具备一定的力学分析能力；2. 能够运用所学软件或工具进行力学计算和绘图；3. 能够通过实验和观察，分析力学现象，提出合理的解释。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程力学的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作精神，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的责任感，认识到力学知识在实际工程中的重要性；4. 培养学生的创新意识，敢于挑战传统观念，勇于探索新知。
针对课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够准确描述工程力学的基本概念和性质；2. 学生能够运用力学分析方法解决实际问题，如受力分析、静力平衡等；3. 学生能够通过实验和观察，分析力学现象，提出合理的解释；4. 学生能够与他人合作，共同完成力学项目，提高团队协作能力；5. 学生能够关注力学在工程领域的应用，认识到力学知识在现代社会中的价值。
二、教学内容本章节教学内容围绕以下三个方面展开：1. 工程力学基本概念- 力、应力、应变等基本概念介绍；- 材料力学性质及分类；- 力学分析方法概述。
2. 力学分析方法及应用- 静力平衡方程及其应用；- 受力分析及力的合成与分解；- 弯曲、扭转、剪切等力学现象分析；- 力学实验方法及实验数据处理。
3. 力学在工程中的应用- 桥梁、建筑、机械等领域的力学问题分析；- 力学在工程项目中的实际应用案例分析；- 力学知识在现代工程技术发展中的作用。
教学内容安排与进度：第一周：工程力学基本概念及材料力学性质；第二周：静力平衡方程及其应用；第三周：受力分析及力的合成与分解；第四周：弯曲、扭转、剪切等力学现象分析；第五周：力学实验方法及实验数据处理；第六周：力学在工程中的应用案例分析。
课程设计--《钢筋混凝土单向板肋梁楼盖》课程设计
本次课程设计的题目是《钢筋混凝土整体式单向板肋梁楼盖》主要是对弯矩、剪力和配筋的计算，是以《材料力学》和《混凝土结构设计》为基础的一门综合课程设计。
从本次课程设计中，我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、，独立分析和解决实际问题的能力；培养利用信息解决问题的能力和相应的思维方式；培养严肃、认真、科学的作风和勇于进取开拓的创新精神。
板的厚度按构造要求取 .次梁截面高度取 ，截面宽度 。
由于中间跨是等跨度，等刚度，荷载和支撑条件相同。因此，所有中间跨内力可有一跨代表。对于结构实际跨数多于五跨时，可按五跨进行内力计算。
3.1
恒载标准值
水泥砂浆面层
钢筋混凝土板
混合砂浆天棚抹灰
线恒载设计值
线活载设计值
合计
即每米板宽
3.2
边跨
取
中间跨
计算跨度差 ，说明可按等跨连续板计算内力。取 宽板带作为计算计算单元，板计算简图及尺寸如下图所示：
则主梁可视为铰支柱顶上的连续梁，计算简图如图（b）所示：
（b）主梁计算简图 单位：mm
在各种不同分布的荷载作用下的内力计算可采用等跨连续的内力系数表进行跨内和支座截面最大弯矩及剪力按下式计算，则：
，式中系数K值由附录7中查得，具体计算结果以及最不利荷载组合见表7、表8。将以上最不利荷载组合下的四种弯矩图及三种剪力图分别叠画在同一坐标图上，即可得主梁的弯矩包络图及剪力包络图。
在课程设计的时间里，王老师的耐心讲解和他严谨治学的态度以及勤奋工作的精神给我留下了很深刻的印象，尤其是在相同的问题上给我们奈耐心的解答，在此向他表示衷心的感谢。
参考文献
[1] 沈蒲生主编.混凝土结构设计.北京：高等教育出版社，2005.6
[2]沈蒲坤 编著．楼盖结构设计原理．北京：科学出版社，2003
材料力学计算题库完整
实用文档第一章绪论【例 1-1 】钻床如图1-6a 所示，在载荷P 作用下，试确定截面m-m上的内力。
【解】（ 1）沿 m-m 截面假想地将钻床分成两部分。
取m-m 截面以上部分进行研究（图1-6b ），并以截面的形心O为原点。
选取坐标系如图所示。
（ 2）为保持上部的平衡，m-m 截面上必然有通过点O的内力 N 和绕点 O的力偶矩M。
（ 3）由平衡条件∴【例 1-2 】图 1-9a 所示为一矩形截面薄板受均布力p 作用，已知边长=400mm，受力后沿 x 方向均匀伸长=0.05mm。
试求板中 a 点沿 x 方向的正应变。
【解】由于矩形截面薄板沿x 方向均匀受力，可认为板内各点沿x 方向具有正应力与正实用文档应变，且处处相同，所以平均应变即 a 点沿 x 方向的正应变。
x 方向【例 1-3 】图 1-9b 所示为一嵌于四连杆机构内的薄方板，b=250mm。
若在 p 力作用下CD杆下移b=0.025，试求薄板中 a 点的剪应变。
【解】由于薄方板变形受四连杆机构的制约，可认为板中各点均产生剪应变，且处处相同。
第二章拉伸、压缩与剪切【例题 2.1 】一等直杆所受外力如图 2. 1 (a)所示，试求各段截面上的轴力，并作杆的轴力图。
解：在 AB段范围内任一横截面处将杆截开，取左段为脱离体( 如图 2. 1 (b)所示)，假定轴力 F N1为拉力 ( 以后轴力都按拉力假设) ，由平衡方程F x0 ， F N1300得F N130kN结果为正值，故 F N1为拉力。
同理，可求得BC段内任一横截面上的轴力( 如图 2. 1 (c)所示)为F N230 4070(kN)在求 CD段内的轴力时，将杆截开后取右段为脱离体( 如图 2. 1 (d)所示)，因为右段杆上包含的外力较少。
由平衡方程F x0 ，F N330 200.得F N330 20 10(kN)结果为负值，说明 F N3 为压力。
同理，可得段内任一横截面上的轴力F N4 为DEF N4 20kN30kN 40kN80kN30kN 20kN(a)40kN 80kN 30kN 20kN30kNA (a)CDEB20kN30kN40kN80kN30kN(b) 30kN (a)A (a)BC DE40kN 80kN F30kN20kN30kN40kN 80kN 30kN 30kN20kNCDE(a)B30kN30kN(b) 40kN A F N1(a)(c)BD F N2EA30kN C(b)40kN(b)FABC D30kN20kN30kN80kNE30kN30kN(c)40kNF N2(b)F N330kN 20kN30kN(a)F(d)F 30kN40kN(b)F N2(c) BCDE30kN20kN30kNA(d)F N340kNF N2(c)30kN(c)30kN (b)e)F N420kN40kN(d)20kN(c)F N2 FF N330kN(d)30kN (e)F N370kN 30kN 20kN F N420kN(d) (c)F N3 40kN 30kN F N2 20kN(e) 30kN70kN20kN(f)(d)20kN F N4 (e)FN420kNN3 70kN30kN(e)(d)(f)F20kN 30kN20kN20kNF N470kN10kN30kN(f)20kN70kN(f) (e) 30kN(e) 20kN FN410kN20kN(f)30kN70kN20kN10kN10kN(f)30kN 10kN20kN10kN(f)图 2.1 例题 2.1 图【例题 2.2 】 一正方形截面的阶梯形砖柱，其受力情况、各段长度及横截面尺寸如图 2.8(a) 所示。
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题目 4：曲柄轴强度设计与变形计算(2)
曲轴结构如图所示，结构参数如表设计数据。
1、曲柄轴力学简图
2、设计计算数据(长度单位为 m) 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 l1 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21 0.22 l2 0.06 0.055 0.05 0.048 0.052 0.058 0.058 0.052 0.048 0.06 0.055 0.05 r1 0.11 0.12 0.13 0.11 0.12 0.13 0.13 0.12 0.11 0.13 0.12 0.11 r2 0.17 0.18 0.175 0.17 0.18 0.175 0.175 0.18 0.17 0.175 0.18 0.17 h/b 2 2.1 2.2 2 2.1 2.2 2.2 2.1 2.0 2.2 2.1 2.0
R/m
0.12 0.12 0.14 0.14 0.13 0.13 0.11 0.11 0.12 0.13 0.12 0.11
θ( )
45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45
n/ (r/min)
400 350 450 500 380 360 370 420 380 360 370 420
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
l1/m
0.16 0.17 0.18 0.19 0.16 0.17 0.18 0.19 0.16 0.17 0.18 0.19
l 2/m
0.47 0.50 0.52 0.54 0.54 0.52 0.50 0.47 0.52 0.53 0.51 0.50
h
0.14 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12 0.14 0.13 0.12
E/GPa 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
μ 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27
0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27
280 260 270 250 290 280 260 270 250 290 270 280
基本要求 1、画出曲轴的内力图。 2、设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D。 3、校核曲柄臂的强度。 4、用能量法计算 A-A 截面的转角 y , z 。 *⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 *⑵提出改进设计的初步方案及设想。 *⑶提高强度、刚度的措施及建议。
题目 1：传动轴强度设计与变形计算 1、传动轴力学简图
2、传动轴零件图
3、设计计算数据 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P/kw 15 16 18 10 12 14 16 17 18 19 18 10 P1/kw 7 8 9 10 6 7 9 8 9 10 10 9 n/(r/min) 500 440 508 402 666 555 699 566 633 788 566 633 D/mm 1000 1000 900 900 1000 1000 900 900 1000 900 1000 900 D1/mm 500 500 450 450 500 500 450 450 500 450 500 450 D2/mm 300 300 280 280 300 300 280 280 300 280 300 300 G1/N 400 450 350 380 400 450 350 450 350 450 380 350 G2/N 900 1000 900 1000 900 1000 900 1000 900 1000 1000 900 a/mm 350 400 380 360 500 480 560 640 380 660 380 360 α(0) 60 45 60 45 60 45 60 45 60 45 60 45
其中 P 为主动轮，另外两轮为从动轮；主动轮重为 G2，Ｐ1 所在的从动轮重为 G1，另 一从动轮自重不计，受力及尺寸如图所示。其中序号为 1-5 组Ф1/Ф2=Ф2/Ф3=Ф3/Ф4=1.3；序 号为 6-10 组Ф1/Ф2=Ф2/Ф3=Ф3/Ф4=1.2；材料许用应力 [σ]=80MPa。 基本要求： １、计算结构支座反力； 2、绘制内力图 3、根据第三强度理论进行截面设计 4、根据能量法计算外载所在截面形心产生的位移（轴截面按等截面计算，即上述计算何种 的得到的最大直径Ф1） 。 *⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 *⑵提出改进设计的初步方案及设想。 *⑶提高强度、刚度的措施及建议。
2、设计计算数据(长度单位为 m) 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 l1 0.085 0.080 0.090 0.075 0.085 0.080 0.090 0.075 0.085 0.080 0.090 0.075 l2 0.110 0.100 0.105 0.115 0.115 0.110 0.100 0.115 0.112 0.105 0.110 0.098 l3 0.022 0.020 0.019 0.021 0.023 0.024 0.023 0.024 0.021 0.022 0.020 0.019 P/kw 3.2 3.0 3.1 3.3 3.4 3.5 3.6 3.4 3.3 3.2 3.0 3.6 n/(r/min) 310 315 320 300 305 325 310 315 320 300 305 325 Φ1 0.110 0.112 0.108 0.115 0.116 0.106 0.108 0.110 0.105 0.112 0.110 0.114 Φ2 0.140 0.144 0.142 0.145 0.150 0.140 0.142 0.147 0.145 0.142 0.146 0.148 d 0.030 0.032 0.035 0.040 0.030 0.032 0.035 0.040 0.030 0.032 0.035 0.040 E/GPa 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 μ 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 [σ]/MPa 100 90 100 90 100 90 100 90 100 90 100 90 签名
签名
基本要求 1、画出曲轴的内力图。 2、按第四强度理论校核 m-m，n – n 截面的强度。 3、若不满足强度条件，重新设计截面。 4、用能量法计算 m-m 截面的挠度和转角。 *⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 *⑵提出改进设计的初步方案及设想。 *⑶提高强度、刚度的措施及建议。
P /kw
5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 5.6 5.8 6.2 6.0 5.8 5.9
d D
0.65 0.6 0.75 0.65 0.6 0.7 0.65 0.6 0.65 0.6 0.60 0.7
FH y /N
4000 4500 5000 4200 5000 4200 4000 5000 5000 4200 4000 5000
题目 2：变速箱传动轴强度设计与变形计算
变速箱传动轴结构如图所示，轴直径为 d，轴上齿轮Ⅰ为直齿轮，传动力 分解为周向力 F1 和径向力 Fr1，F r1 = F1 tan 20 。轴上齿轮Ⅱ为斜齿轮，其法向压力
角为α2=200，螺旋角为β=250，斜 F r 2 = F2 tan ，F a 2 = F2 tan ，结构参数如表设计数据。 cos 1、传动轴力学简图
l 3/m
0.15 0.16 0.17 0.18 0.17 0.15 0.20 0.18 0.18 0.16 0.27 0.19
a/m
0.12 0.11 0.10 0.13 0.12 0.10 0.13 0.11 0.12 0.10 0.13 0.11
b/m
0.16 0.18 0.20 0.22 0.18 0.16 0.22 0.20 0.17 0.19 0.20 0.21
[σ]/MPa 130 120 130 120 140 130 120 130 120 140 120 140
F1/kN
40 45 50 40 45 50 40 45 50 40 45 50
F2/kN 30 25 20 30 25 20 30 25 20 30 25 20
Φ 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
Ft tan cos
车床主轴力学模型和计算简图 表 1：计算数据表（1）
()
20
()
10
/m
0.5 10
4
[ ] / MPa
150
[ fD ]/ m
3.3 10
4
[ fE ]/ m
3.5 10
4
[ c ] / rad
0.0028
表 2：设计计算数据表（2） 序 号
基本要求： １、计算结构支座反力； 2、绘制内力图 3、根据第四强度理论进行强度校核 4、根据能量法计算 D 截面形心产生的位移。
题目 3：曲柄轴强度设计与变形计算(1)
某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性 常数为 E、 μ， 许用应力为[σ]， 边缘处输入转矩为 Me ， 曲轴颈中点受切向力 Ft 、 Ft 径向力 Fr 作用，且 Fr = 。曲柄臂简化为矩形截面，截面 b*h。且满足 h=1.4 D， 2 h/b=3/2，且左右相同， l 3 =1.2r，其中 r 为 Ft 距曲轴颈的距离。