材料力学(64学时)教学大纲

北京工业大学

“材料力学III（64学时）”课程教学大纲

英文名称：Mechanics of Materials （64）

课程编号：0000163

课程类型：技术基础课

学时：64 学分：4

适用对象：机类、土建类、近机类各相关专业

先修课程：高等数学、理论力学

使用教材及参考书：教材：《材料力学》，郑承沛编著，北京工业大学出版社，1999年8月再版；参考书：《材料力学（I）、（II）》，单辉祖编著，高等教育出版社，1999年9月第1版，2002年2月第4次印刷；《Mechanics of Materials (Fifth Edition)》，James M. Gere, Brooks/Cole, 2001.

一、 课程性质、目的和任务

材料力学是变形体力学入门的技术基础课。教学任务是：构筑作为工程制造技术根基的知识结构；通过揭示杆件强度、刚度、稳定性等知识发生过程，培养学生分析解决问题的能力；以理论分析为基础，培养学生的实验动手能力；发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。

二、 课程教学内容及要求

（符号说明：[1] ：掌握、[2] ：理解、[3] ：了解、△：自学或粗讲标

记、[!]：重点、[*]：难点）

（1） 绪论：材料力学的任务及研究对象，变形固体的基本假设［1］，外力、内力、应力、应变的基本概念［1,*］，杆件变形的基本形式[3]。

（2） 轴向拉压：截面法、轴力与轴力图[1]；直杆横截面及斜截面的应力

[1]，强度条件[!]，安全因数概念[1]，许用应力的确定方法[2]；

拉压杆变形，纵向变形、线应变，横向变形、泊松比，虎克定律，

弹性模量，节点位移计算[1]；材料拉伸及压缩时的力学性能，应力

-应变曲线，材料在卸载及再加载时的力学性能，材料的塑性[2]。

应力集中的概念，圣维南原理[3]；拉压超静定问题[!,*]，温度及

装配应力简介[△]；连接件的强度计算，剪切及挤压的实用计算[1]。

（3） 扭转：扭转概念，纯剪切，切应力互等定理，剪切虎克定律[1]；扭矩及扭矩图，圆轴扭转时的应力与应变[1,!]，扭转强度及刚度条件

[1]；简单扭转超静定问题[3]；简介矩形截面杆和开口、闭口薄壁

杆件扭转时应力及变形特征[3]。

（4） 截面几何性质：静矩与形心，组合截面的静矩与形心计算［1］；惯性矩、惯性积，极惯性矩［1］；平行移轴公式［1，！］；组合图形惯

性矩的计算［1］；转轴公式简介，主轴、主形心轴、主形心惯性矩

概念［2］。

（5） 弯曲：平面弯曲的概念，剪力、弯矩方程，剪力、弯矩图［1］；q-Q-M 的微分关系，利用微分关系画梁的剪力、弯矩图［1，！］；简介刚架

内力图［2］；弯曲正应力一般公式，非对称截面梁平面弯曲条件，

只考虑正应力时梁的强度计算［1，！］；矩形截面梁的弯曲切应力

［1，！］，薄壁开口截面梁的弯曲切应力［2］，考虑切应力时梁的强

度计算［2］，弯曲中心的概念［2］；提高弯曲强度的措施［2］；梁

的挠度及转角，挠曲线及其近似微分方程，位移边界条件与连续条

件，挠曲线的大致形状［1，！］；积分法求梁变形［1］，叠加法求梁

变形［1，！］；梁的刚度校核，提高梁弯曲刚度的措施［2］。

（6） 应力状态：一点的应力状态的概念［！，*］，平面应力状态下应力分析的解析法及图解法[1]，三向应力状态的主应力及最大切应力［2］；

广义虎克定律［1］，体积应变，三向应力状态下变形位能、体积改

变能、畸变能的概念［3］。

（7） 强度理论：强度理论的概念［！，*］，破坏形式的分析，脆性断裂和塑性屈服[1]；最大拉应力理论[1]；最大切应力理论[1]；畸变能理

论[1]；简介摩尔强度理论[2]。

（8） 组合变形：斜弯曲时的应力和强度计算[1]；拉、压组合变形的强度计算[1]；弯、扭组合及拉、弯、扭组合的应力和强度计算[!,*]。

（9） 压杆稳定：稳定性概念[!]，细长压杆临界载荷的欧拉公式，杆端不同约束的影响，长度系数，欧拉公式的应用范围[1]；临界应力、经

验公式、临界应力总图[2]；压杆的稳定条件，折减系数法[2]；提

高稳定性的措施[2]。

（10）交变应力：疲劳破坏的特点[1]，S-N曲线及材料的疲劳极限[1]，影响构件疲劳极限的主要因素[2]；对称循环下的疲劳强度计算

[△]。

三、课程教学基本要求

（1） 课堂讲授：通过启发式教学，揭示知识发生过程；通过讨论课和习题课，进一步掌握和巩固重点；多媒体和传统手段相结合，多使用教学

模型；重要概念术语给出英文表达。

（2） 实验教学：铸铁、低碳钢拉伸、压缩试验，撰写实验报告；材料弹性

模量E和泊松比ν的测定，撰写实验报告；扭转实验（演示）；叠梁实

验，撰写实验报告；光弹、冲击、高频疲劳演示试验。

（3） 作业：课外习题不少于150题，包括概念题、证明题、计算题和综合分析题。

（4） 考试：一张A4纸开卷；涵盖所学内容90％以上；分为概念题（理论题）和计算题两部分。

四、实践环节

（无）

五、学时分配

学时分配合计章

讲课习题课实验课讨论课其他

1绪论 2 2

2轴向拉压 8 2 4 1 15

3扭转 6 6

4截面图形几

2 2

何性质

2 2 1 15 5弯曲 10

6应力状态 6 6

7强度理论 2 2

8组合变形 6 2 2 10

9压杆稳定 4 4

10交变应力 2 2 总计 48 6 8 2 64

制定者：秦飞、张亦良、邱棣华执笔

审定者：隋允康

批准者：李晓阳

校对者：王慕