《材料力学》教学大纲

《材料力学》课程教学大纲（80学时5学分）
一. 课程的地位及其任务
材料力学是一门由基础理论课过渡到专业课的技术基础课。

其任务是研究杆件在载荷作用下的强度.刚度和稳定性的问题，为工程有关零构件设计提供必要的基础知识和计算方法。

二. 课程的基础要求
（1）基本掌握将一般工程零部件或结构简化为力学简图的方法。

（2）牢固树立四种基本变形及组合变形的概念，熟练掌握直杆的受力分析。

（3）熟练掌握杆件在基本变形下的内力、应力、位移及应变的计算，并能应用强度.刚度条件进行计算。

（4）了解平面几何图形的性质，能计算简单图形的静矩、形心、惯性矩、惯性半径和圆截面的极惯性矩。

能用平行移轴公式求简单组合截面的惯性矩。

会应用型钢表。

（5）熟练掌握求解简单超静定问题的基本原理和方法，正确建立变形条件，掌握用变形比较法解轴向拉压超静定问题及简单超静定梁。

（6）掌握应力状态和强度理论，并能进行组合变形下杆件的强度计算。

（7）掌握常用金属材料的力学性质及测定方法，对电测应力方法有初步认识。

（8）理解剪切的概念，能进行剪切和挤压的实用计算。

（9）正确理解弹性稳定平衡的概念，确定压杆的临界载荷和临界应力，并进行压杆稳定性计算。

（10）掌握受铅垂冲击时杆件的应力和变形计算。

（11）掌握动静法求动载荷问题，掌握用能量法求杆件受冲击时的应力和变形。

（12）认识交变应力及疲劳破坏的涵义，了解交变应力下材料的持久极限及其主要影响因素，初步掌握对称循环下构件的疲劳强度计算。

（13）正确认识能量法的基本原理和方法，熟练掌握用单位力法计算结构的位移。

三. 教学内容及学时分配
1. 绪论及基本概念（2学时）
材料力学的任务及研究对象；变形固体的概念及基本假设；内力与截面法。

应力与应变的概念。

2. 杆件的内力与内力图（9学时）
轴向拉压杆的轴力及轴力图。

功率.转速与外力偶矩的关系。

扭转杆的扭矩及扭矩图。

梁的计算简图。

平面弯曲梁的剪力和弯矩。

弯矩方程和剪力方程。

剪力图和弯矩图。

弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系及其应用；简易法作梁的内力图。

组合变形杆件的内力与内力图。

3. 轴向拉压杆件的强度与变形计算（8学时）
轴向拉压杆横截面和斜截面上的应力。

轴向拉压杆的纵向变形和横向变形计算。

拉(压)刚度。

弹性模量和泊松比。

胡克定律。

轴向拉压杆的强度条件和强度计算。

安全系数与许用应力。

简单拉压超静定问题。

温度应力及装配应力。

4. 材料在拉伸和压缩时的力学性能（2学时）
低碳钢的拉抻试验，应力——应变图及其特征点：比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限。

冷作硬化。

塑性指标：延伸率与截面收缩率。

材料的塑性和脆性的概念。

其他塑性材料在拉伸时的力学性质。

名义屈服极限。

铸铁在拉伸时的力学性质。

低碳钢和铸铁在压缩时的力学性质。

应力集中的概念。

5. 扭转杆件的强度与刚度计算（4学时）
圆轴扭转时剪应力的计算。

切变模量。

极惯性矩及扭转截面系数。

纯剪切。

剪应力互等定理。

剪切虎克定律。

各向同性材料E、G、μ间的关系。

圆轴扭转时的变形计算。

扭转刚度。

受扭圆轴的强度条件及刚度条件。

矩形截面杆扭转的问题简介。

6. 应力状态分析及强度理论（6学时）
应力状态的概念，主应力和主平面。

平面应力状态下应力分析的解析法和应力圆法。

三向应力状态下的最大切应力。

广义虎克定律。

强度理论的概念。

四种常用的强度理论及其相应的强度条件。

7. 平面图形的几何性质（3学时）
静矩、形心、惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径。

简单组合图形惯性矩的计算。

惯性矩和惯性积的平行移轴公式。

惯性矩和惯性积的转轴公式。

主惯性矩、形心主惯性矩。

组合截面形心主惯性矩的计算。

8. 平面弯曲杆件的应力与强度计算（6学时）
纯弯曲情况下的正应力公式推导。

横力弯曲时梁横截面上的正应力。

弯曲截面系数。

矩形截面梁的切应力，圆形及工字形截面梁的最大切应力。

弯曲正应力强度条件。

弯曲切应力强度条件。

梁的合理强度设计。

等强度梁的概念。

弯曲中心的概念。

9. 平面弯曲杆件的变形与刚度计算（6学时）
挠度和转角。

梁的挠曲线及其近似微分方程。

用积分法求梁的挠度和转角。

确定积分常数的边界条件和连续性条件。

用叠加法求梁的挠度和转角。

梁的刚度条件与合理刚度设计。

用变形比较法解超静定梁。

10. 组合变形杆件的强度计算（6学时）
拉伸（压缩）与弯曲组合时的强度计算。

偏心拉（压）的强度计算。

截面核心的概念。

弯曲与扭转组合时的强度计算。

斜弯曲的应力。

11. 联接件的剪切与挤压的工程实用计算（3学时）
剪切与挤压的概念。

剪切与挤压的工程实用计算。

12. 压杆稳定（4学时）
稳定平衡与不稳定平衡的概念。

细长压杆临界力的欧拉公式。

杆端不同约束的影响，长度系数。

欧拉公式的应用范围，临界应力，临界应力总图。

压杆柔度。

压杆的稳定条件及实用计算。

安全系数法。

13. 动载荷（3学时）
动载荷强度问题的概念和实例。

动静法及其应用，受铅垂冲击时杆件受冲击时的应力和变形。

动荷系
数。

14. 交变应力（2学时）
构件在交变应力下的疲劳破坏现象。

交变应力的循环特征。

对称循环交变应力下材料持久极限及其测定，对称循环下构件的疲劳强度计算。

影响构件持久极限的主要因素。

15. 变形能法（8学时）
杆件基本变形的变形能。

用单位力法求结构位移，图形互乘法，互等定理。

力法求解超静定问题。

四. 先修课程
高等数学、理论力学
五. 课程考核方式
闭卷笔试、全校统考
附：
1. 实验课（共8学时）
实验一：低碳钢和铸铁的拉伸
实验二：低碳钢和铸铁的压缩
实验三：低碳钢和铸铁的扭转
实验四：矩形梁纯弯曲时正应力分布电测
实验五：压杆稳定
2. 课外习题：课内外的学时之比不宜低于1：1.2。

课外习题：2题/每学时。

3. 学时分配
讲课（含习题课、讨论课、观看电教片和作业讲解）72学时
实验课8学时
总共80学时
《材料力学》课程教学大纲（72学时 4.5学分）
一. 课程的地位及其任务
材料力学是一门由基础理论课过渡到专业课的技术基础课。

其任务是研究杆件在载荷作用下的强度、刚度和稳定性的问题，为工程有关零构件设计提供必要的基础知识和计算方法。

二. 课程的基本要求
（1）基本掌握将一般工程零部件或结构简化为力学简图的方法。

（2）牢固树立四种基本变形及组合变形的概念，熟练掌握直杆的受力分析。

（3）熟练掌握杆件在基本变形下的内力、应力、位移及应变的计算，并能应用强度.刚度条件进行计算。

（4）了解平面几何图形的性质，能计算简单图形的静矩、形心、惯性矩、惯性半径和圆截面的极惯性矩。

能用平行移轴公式求简单组合截面的惯性矩。

会应用型钢表。

（5）熟练掌握求解简单超静定问题的基本原理和方法，正确建立变形条件，掌握用变形比较法解轴向拉压超静定问题及简单超静定梁。

（6）掌握应力状态和强度理论，并能进行拉（压）弯、弯扭组合变形下杆件的强度计算。

（7）掌握常用金属材料的力学性质及测定方法，对电测应力方法有初步认识。

（8）理解剪切的概念，能进行剪切和挤压的实用计算。

（9）正确理解弹性稳定平衡的概念，确定压杆的临界载荷和临界应力，并进行压杆稳定性计算。

（10）掌握受铅垂冲击时杆件的应力和变形计算。

（11）正确认识能量法的基本原理和方法，熟练掌握用单位力法计算结构的位移。

三. 教学内容及学时分配
1. 绪论及基本概念（2学时）
材料力学的任务及研究对象；变形固体的概念及基本假设；内力与截面法。

应力与应变的概念。

2. 杆件的内力与内力图（9学时）
轴向拉压杆的轴力及轴力图。

功率.转速与外力偶矩的关系。

扭转杆的扭矩及扭矩图。

梁的计算简图。

平面弯曲梁的剪力和弯矩。

弯矩方程和剪力方程。

剪力图和弯矩图。

弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系及其应用；简易法作梁的内力图。

组合变形杆件的内力与内力图。

3. 轴向拉压杆件的强度与变形计算（8学时）
轴向拉压杆横截面和斜截面上的应力。

轴向拉压杆的纵向变形和横向变形计算。

拉(压)刚度。

弹性模量和泊松比。

胡克定律。

轴向拉压杆的强度条件和强度计算。

安全系数与许用应力。

简单拉压超静定问题。

温度应力及装配应力。

4. 材料在拉伸和压缩时的力学性能（2学时）
低碳钢的拉抻试验，应力——应变图及其特征点：比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限。

冷作硬化。

塑性指标：延伸率与截面收缩率。

材料的塑性和脆性的概念。

其他塑性材料在拉伸时的力学性质。

名义屈服极限。

铸铁在拉伸时的力学性质。

低碳钢和铸铁在压缩时的力学性质。

应力集中的概念。

5. 扭转杆件的强度与刚度计算（4学时）
圆轴扭转时剪应力的计算。

切变模量。

极惯性矩及扭转截面系数。

纯剪切。

剪应力互等定理。

剪切虎克定律。

各向同性材料E、G、μ间的关系。

圆轴扭转时的变形计算。

扭转刚度。

受扭圆轴的强度条件及刚度条件。

矩形截面杆扭转的问题简介。

6. 应力状态分析及强度理论（6学时）
应力状态的概念，主应力和主平面。

平面应力状态下应力分析的解析法和应力圆法。

三向应力状态下的最大切应力。

广义虎克定律。

强度理论的概念。

四种常用的强度理论及其相应的强度条件。

7. 平面图形的几何性质（3学时）
静矩、形心、惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径。

简单组合图形惯性矩的计算。

惯性矩和惯性积的平行移轴公式。

惯性矩和惯性积的转轴公式。

主惯性矩、形心主惯性矩。

组合截面形心主惯性矩的计算。

8. 平面弯曲杆件的应力与强度计算（6学时）
纯弯曲情况下的正应力公式推导。

横力弯曲时梁横截面上的正应力。

弯曲截面系数。

矩形、圆形及工字形截面梁的最大切应力。

弯曲正应力强度条件。

弯曲切应力强度条件。

梁的合理强度设计。

等强度梁的概念。

9. 平面弯曲杆件的变形与刚度计算（5学时）
挠度和转角。

梁的挠曲线及其近似微分方程。

确定积分常数的边界条件和连续性条件。

用叠加法求梁的挠度和转角。

梁的刚度条件与合理刚度设计。

用变形比较法解超静定梁。

10. 组合变形杆件的强度计算（5学时）
拉伸（压缩）与弯曲组合时的强度计算。

偏心拉（压）的强度计算。

截面核心的概念。

弯曲与扭转组合时的强度计算。

11. 联接件的剪切与挤压的工程实用计算（2学时）
剪切与挤压的概念。

剪切与挤压的工程实用计算。

12. 压杆稳定（4学时）
稳定平衡与不稳定平衡的概念。

细长压杆临界力的欧拉公式。

杆端不同约束的影响，长度系数。

欧拉公式的应用范围，临界应力，临界应力总图。

压杆柔度。

压杆的稳定条件及实用计算。

安全系数法。

13. 动载荷（2学时）
动载荷强度问题的概念和实例。

受铅垂冲击时杆件的应力和变形计算。

动荷系数。

14. 变形能法（6学时）
杆件基本变形的变形能。

用单位力法求结构位移，图形互乘法，互等定理。

力法求解超静定问题。

四. 先修课程
高等数学、理论力学
五. 课程考核方式
闭卷笔试、全校统考
附：
1. 实验课（共8学时）
实验一：低碳钢和铸铁的拉伸
实验二：低碳钢和铸铁的压缩
实验三：低碳钢和铸铁的扭转
实验四：矩形梁纯弯曲时正应力分布电测
实验五：压杆稳定
2. 课外习题：课内外的学时之比不宜低于1：1.2。

课外习题：2题/每学时。

3. 学时分配
讲课（含习题课、讨论课、观看电教片和作业讲解）64学时
实验课8学时
总共72学时
《材料力学》课程教学大纲(48学时，3学分)
一. 课程的地位及其任务
材料力学是一门由基础理论课过渡到专业课的技术基础课。

其任务是研究杆件在载荷作用下的强度、刚度和稳定性的问题，为工程有关零构件设计提供必要的基础知识和计算方法。

二. 课程的基本要求
（1）基本掌握将一般工程零部件或结构简化为力学简图的方法。

（2）牢固树立四种基本变形及组合变形的概念，熟练掌握直杆的受力分析。

（3）熟练掌握杆件在基本变形下的内力、应力、位移及应变的计算，并能应用强度条件和刚度条件进行计算。

（4）掌握常用金属材料的力学性质及测定方法。

（5）了解平面几何图形的性质，能计算简单图形的静矩、形心、惯性矩、惯性半径和圆截面的极惯性矩。

能用平行移轴公式求简单组合截面的惯性矩。

会应用型钢表。

（6）对应力状态和强度理论有一定认识，并能进行拉（压）弯、弯扭组合变形下杆件的强度计算。

（7）掌握求解简单超静定问题的基本原理和方法，掌握用变形比较法求解轴向拉压超静定问题及简单超静定梁。

（8）理解剪切的概念，能进行剪切和挤压的实用计算。

（9）理解压杆稳定的概念，掌握计算细长压杆临界力的欧拉公式。

三. 教学内容及学时分配
1、绪论及基本概念（2学时）
材料力学的任务及研究对象；变形固体的概念及基本假设；内力与截面法。

应力与应变的概念。

2、杆件的内力与内力图（7学时）
轴向拉压杆的内力及轴力图。

扭转外力偶矩的计算。

扭转杆的内力及扭矩图。

梁的计算简图。

平面弯曲梁的内力。

弯矩方程和剪力方程。

剪力图和弯矩图。

弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系及其应用；简易法作梁的内力图。

组合变形杆件的内力与内力图。

3、轴向拉压杆件的强度与变形计算（6学时）
轴向拉压杆横截面和斜截面上的应力。

轴向拉压杆的纵向变形和横向变形计算。

拉(压)刚度。

弹性模量和泊松比。

胡克定律。

轴向拉压杆的强度条件和强度计算。

安全系数与许用应力。

简单拉压超静定问题。

4、材料在拉伸和压缩时的力学性能（2学时）
低碳钢的拉抻试验，应力——应变图及其特征点：比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限。

冷作硬化。

塑性指标：延伸率与截面收缩率。

材料的塑性和脆性的概念。

其他塑性材料在拉伸时的力学性质。

名义屈服极限。

铸铁在拉伸时的力学性质。

低碳钢和铸铁在压缩时的力学性质。

应力集中的概念。

5、扭转杆件的强度与刚度计算（4学时）
圆轴扭转时剪应力的计算。

切变模量。

极惯性矩及扭转截面系数。

纯剪切。

剪应力互等定理。

剪切虎克定律。

各向同性材料E、G、μ间的关系。

圆轴扭转时的变形计算。

扭转刚度。

受扭圆轴的强度条件及刚度条件。

6、应力状态分析及强度理论（4学时）
主应力和主平面。

平面应力状态下的应力分析解析法。

三向应力状态下的最大应力。

广义虎克定律。

强度理论的概念。

四种常用的强度理论简介。

相当应力的表达式。

7、平面图形的几何性质（2学时）
静矩、形心、惯性矩、极惯性矩、惯性积。

组合图形惯性矩的计算。

惯性矩的平行移轴公式。

8、平面弯曲杆件的应力与强度计算（4学时）
纯弯曲情况下的正应力公式推导。

横力弯曲时梁横截面上的正应力。

弯曲截面系数。

横力弯曲时梁横截面上的最大切应力。

弯曲正应力强度条件。

弯曲切应力强度条件。

梁的合理强度设计。

9、平面弯曲杆件的变形与刚度计算（4学时）
挠度和转角。

梁的挠曲线及其近似微分方程。

确定积分常数的边界条件和连续性条件。

用叠加法求梁的挠度和转角。

梁的刚度条件与合理刚度设计。

用变形比较法解超静定梁。

10、组合变形杆件的强度计算（4学时）
拉伸（压缩）与弯曲组合时的强度计算。

偏心拉（压）的强度计算。

弯曲与扭转组合时的强度计算。

11、联接件的剪切与挤压的工程实用计算（2学时）
剪切与挤压的概念。

剪切与挤压的工程实用计算。

12、压杆稳定（3学时）
计算细长压杆临界力的欧拉公式。

杆端不同约束的影响，长度系数。

临界应力。

压杆柔度。

四. 先修课程
高等数学、理论力学
五. 课程考核方式
闭卷笔试、全校统考
附：
1. 实验课（4学时）
实验一：低碳钢和铸铁的拉伸
实验二：低碳钢和铸铁的压缩
实验三：低碳钢和铸铁的扭转
2. 课外习题：课内外的学时之比不宜低于1：1.2。

课外习题：2题/每学时。

3. 学时分配
讲课（含习题课、讨论课、观看电教片和作业讲解）44学时
实验课4学时
总共48学时
《工程力学》课程教学大纲(80学时，5学分)
（适用于四年制热能与动力工程，过程装备与控制工程等专业）
工程力学是一门重要的技术基础课程，主要研究结构构件设计计算的基本方法。

本课程由理论力学的静力学部分和材料力学的基础部分所组成。

通过静力学的学习，要求学生熟练掌握物体平衡时的受力分析和计算方法。

通过材料力学的学习，要求学生熟练掌握杆件的四种基本变形和组合变形的的内力、应力及变形的计算方法，并能解决杆件的强度、刚度的计算，掌握压杆稳定性的校核。

了解动荷载和交变应力的概念。

一．教学基本要求
1．静力学
(1)熟悉各种常见约束的性质，对简单的物体系统能准确地取出分离体进行正确的受力分析并熟练地画
出受力图。

(2)熟悉力和力偶的基本概念及其性质。

能熟练计算力在直角坐标轴上的投影和平面力系中的力对点的
矩与力偶矩。

(3)掌握平面力系的简化方法及简化结果分析。

能熟练应用平面力系的平衡方程求解单个物体和简单物
体系统的平衡问题。

(4)掌握力对轴的矩的计算，能应用空间力系的平衡方程求解单个物体的空间平衡问题。

(5)理解重心的概念，掌握简单平面图形（包括组合图形）的重心。

2．材料力学
(1)明确材料力学的任务，理解变形固体的基本假设。

(2)具有将常见的杆件抽象为力学模型的初步能力，并能分析直杆在常见载荷作用下的变形形式。

(3)熟练掌握用截面法求杆件在四种基本变形时的内力，并能绘制内力图，确定危险截面。

(4)熟悉低碳钢和铸铁材料的力学性质，对其拉、压力学性质及测试方法与测试技术有初步认识。

(5)熟练掌握杆件在四种基本变形下的应力和变形的计算及其强度、刚度计算。

(6) 掌握应力状态分析及强度理论。

(7)熟练掌握杆件在组合变形下的应力及其强度计算。

(8)掌握广义虎克定律、剪切虎克定律和切应力互等定理。

(9)理解剪切的概念，能进行剪切和挤压的实用计算，并能对有关联结件的强度进行校核。

(10)了解平面几何图形的性质，能计算简单图形的静矩、形心、惯性矩、惯性半径和圆截面的极惯性矩。

能用平行移轴公式求简单组合截面的惯性矩。

会应用型钢表。

(11)理解超静定问题的概念，熟练变形比较法求解轴向拉压及平面弯曲的简单超静定问题。

(12)理解压杆稳定的概念。

掌握计算细长压杆临界力的欧拉公式。

安全系数法校核压杆稳定。

(13)了解动载荷强度问题的概念。

掌握受铅垂冲击时杆件的应力和变形计算。

(14)了解构件在交变应力下的疲劳破坏现象和特征。

二、课程教学内容及课时分配
绪论：工程力学的任务和主要内容，工程力学地专业中的地位和作用，工程力学的研究方法。

第一部分静力学
1．静力学基础（6学时）
静力学的任务及研究对象。

力、刚体、平衡的概念。

静力学公理。

力在直角坐标轴上的投影。

平面问题中力对点的矩。

力对轴的矩。

平面力偶和力偶矩。

平面力偶的等效性质。

平面力偶系的合成。

约束，约束的基本类型，约束反力。

分离体和受力图。

2．平面力系的简化（3学时）
力的平移定理。

平面一般力系向一点简化及简化结果的分析。

合力矩定理。

重心坐标公式。

组合形体的重心。

3．力系的平衡（8学时）
平面一般力系、平面汇交力系、平面力偶系和平面平行力系的平衡条件和平衡方程。

空间力系平衡方程及应用。

静定和超静定问题的概念。

物体系统的平衡。

第二部分材料力学
1．绪论及基本概念（2学时）
材料力学的任务及研究对象；变形固体的概念及基本假设；内力与截面法。

应力与应变的概念。

2．杆件的内力与内力图（9学时）
轴向拉压杆的内力及轴力图。

扭转外力偶矩的计算。

扭转杆的内力及扭矩图。

梁的计算简图。

平面弯曲梁的内力。

弯矩方程和剪力方程。

剪力图和弯矩图。

弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系及其应用；简易法作梁的内力图。

组合变形杆件的内力与内力图。

3．轴向拉压杆件的强度与变形计算（8学时）
轴向拉压杆横截面和斜截面上的应力。

轴向拉压杆的纵向变形和横向变形计算。

拉(压)刚度。

弹性模量和泊松比。

胡克定律。

轴向拉压杆的强度条件和强度计算。

安全系数与许用应力。

简单拉压超静定问题。

温度应力和装配应力简介。

4．材料在拉伸和压缩时的力学性能（2学时）
低碳钢的拉抻试验，应力——应变图及其特征点：比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限。

冷作硬化。

塑性指标：延伸率与截面收缩率。

材料的塑性和脆性的概念。

其他塑性材料在拉伸时的力学性质。

名义屈服极限。

铸铁在拉伸时的力学性质。

低碳钢和铸铁在压缩时的力学性质。

应力集中的概念。

5．扭转杆件的强度与刚度计算（3学时）
圆轴扭转时剪应力的计算。

切变模量。

极惯性矩及扭转截面系数。

纯剪切。

剪应力互等定理。

剪切虎克定律。

各向同性材料E、G、μ间的关系。

圆轴扭转时的变形计算。

扭转刚度。

受扭圆轴的强度条件及刚度条件。

6．应力状态分析及强度理论（5学时）
主应力和主平面。

平面应力状态下的应力分析解析法和应力圆法。

三向应力状态下的最大剪应力。

广义虎克定律。

强度理论的概念。

四种常用的强度理论简介。

相当应力的表达式。

7．平面图形的几何性质（2学时）
静矩、形心、惯性矩、极惯性矩、惯性积。

组合图形惯性矩的计算。

惯性矩的平行移轴公式。

8．平面弯曲杆件的应力与强度计算（5学时）
纯弯曲情况下的正应力公式推导。