材料力学课程教学大纲

材料力学课程教学大纲

编写人：郭玉霞审核人：赵福顺

一、课程基本信息

开课单位：土木工程学院

适用专业：土木工程

课程名称：材料力学

课程代码：024002

课程类型：专业主干课

学分：4

总学时：64 理论学时：56 实验（上机）学时： 8

考核方式：考试

先修课程：理论力学

后续课程：钢结构原理、混凝土结构原理、钢结构设计、混凝土结构设计、土木工程材料

二、课程简介

（一）课程性质和任务

材料力学是高等工科院校的一门重要的专业主干课。通过材料力学的学习，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、必要的基础理论知识、比较熟练的计算能力、一定的分析能力和实验能力。本课程在高级工程技术人才的培养过程中，具有建立专业技术基础，培养开发创新能力的作用。

（二）课程目标

通过本课程的学习，使学生：

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．能熟练地作出杆件在基本变形下的内力图，计算其应力和位移，并进行强度和刚度计算。

3．对应力状态理论与强度理论有明确的认识，并能将其应用于组合变形下杆件的强度计算。

4．对压杆的稳定性概念有明确的认识，会计算轴向受压杆的临界应力，并进行稳定性校核。

5．对低碳钢和灰口铸铁的基本力学性能及其测试方法有初步认识。

三、教学内容及要求

第一章绪论和基本概念（总学时：2）

第一节材料力学的任务

第二节变形固体的基本假设

第三节外力及其分类

第四节内力、截面法和应力的概念

第五节变形与应变

第六节杆件变形的基本形式

主要知识点，重点难点：掌握截面法、内力、应力、位移、变形和应变的概念，建立材料力学分析问题的思想。

教学目标和要求：材料力学的任务，本课程的特点与应用、发展，变形固体的概念和基本假设，内力、截面法和应力的概念以及变形与应变的概念，杆件变形的基本形式。

教学方法：理论授课。

第二章轴向拉伸和压缩（总学时：10）

第一节轴向拉伸与压缩的概念和实例

第二节直杆轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力

第三节直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力

第四节材料拉伸时的力学性能

第五节材料压缩时的力学性能

第六节温度和时间对材料力学性能的影响

第七节失效、安全因数和强度计算

第八节杆件轴向拉伸或压缩时的变形

第九节轴向拉伸或压缩的应变能

第十节拉伸、压缩的超静定问题

第十一节温度应力和装配应力

第十二节应力集中的概念

第十三节剪切和挤压的实用计算

主要知识点，重点难点：轴向拉伸与压缩的概念与实例，轴向拉伸或压缩时横截面上内力和应力，直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力，材料在拉伸、压缩时的力学性能，轴向拉伸或压缩时的变形，轴向拉、压的强度计算，拉、压超静定问题。

教学目标和要求：掌握拉（压）杆的内力、应力、位移、变形和应变概念。掌握单向拉压的胡克定律，掌握材料的拉、压力学性能，了解测试方法。掌握强度条件的概念，会进行拉压强度和刚度计算。

教学方法：理论授课。

实验内容及要求：

1：拉伸实验（学时：1 ）

要求：了解实验设备、观察低碳钢及铸铁受拉伸直至破坏的过程、测定各项机械性能指标（σs、σb 、δ、ψ）、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的机械性质。

2：压缩实验（学时：1 ）

要求：测定低碳钢压缩时的屈服极限σs和铸铁强度极限σb、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形破坏现象。

第三章扭转（总学时：9 ）

第一节扭转的概念和实例

第二节外力偶矩的计算扭矩和扭矩图

第三节纯剪切

第四节圆轴扭转时的应力

第五节圆轴扭转时的变形

第六节圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形

第七节非圆截面杆扭转的概念

第八节薄壁杆件的自由扭转

主要知识点，重点难点：剪切和挤压的实用计算，扭转的概念和实例，外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图，圆轴扭转时的应力，圆轴扭转时的变形，切应力互等定理和剪切胡克定律。

教学目标和要求：掌握剪切、挤压的概念和实用计算。掌握剪切胡克定律，切应力互等定理。熟练绘制扭矩图，掌握圆轴扭转应力和变形的计算，建立强度和刚度条件，会进行扭转强度和刚度的计算。

教学方法：理论授课。

实验内容及要求：

扭转实验（学时：1 ）

要求：测定低碳钢的剪切屈服极限τs、剪切强度极限τb及单位扭转角Q，同时测定铸铁的剪切强度极限τb及单位扭转角，观察比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在受扭转力过程中的变形情况和破坏特征，分析其原因。

第四章弯曲应力（总学时：13 ）

第一节弯曲的概念和实例

第二节受弯杆件的简化

第三节剪力和弯矩

第四节剪力方程和弯矩方程剪力图和弯矩图

第五节载荷集度、剪力和弯矩间的关系

第六节平面曲杆的弯曲内力

主要知识点，重点难点：弯曲的概念和实例，梁的荷载和支座反力，剪力和弯矩的求法，利用剪力方程和弯矩方程作剪力图和弯矩图，载荷集度、剪力和弯矩间的关系。纯弯曲概念，纯弯曲时的正应力，横力弯曲时的正应力，梁的正应力强度条件，弯曲切应力，梁的切应力强度条件，提高弯曲强度的措施。

教学目标和要求：掌握平面弯曲内力的计算，掌握列内力方程作内力图的基本方法，熟练掌握利用载荷集度、剪力和弯矩间的关系画内力图。掌握对称弯曲梁的弯曲正应力、弯曲切应力计算，能熟练进行弯曲强度计算。

教学方法：理论授课。

实验内容及要求：

弯曲实验（学时：1 ）

要求：测定钢梁纯弯曲时横截面上的正应力分布，并与理论值比较，以验证弯曲正应力公式。了解电测的基本原理，初步学会静态电阻应变仪的使用。

第五章梁弯曲时的位移（总学时：6 ）

第一节纯弯曲

第二节纯弯曲时的正应力

第三节横力弯曲时的正应力

第四节弯曲切应力

第五节关于弯曲理论的基本假设

第六节提高弯曲强度的措施

习题

主要知识点，重点难点：弯曲变形的描述，挠曲线的近似微分方程，用积分法求弯曲变形，用叠加法求弯曲变形，简单超静定梁，提高弯曲刚度的一些措施。

教学目标和要求：掌握弯曲变形有关概念，包括挠度、转角、挠曲线的近似微分方程，会用积分法求弯曲变形和用叠加法求弯曲变形。建立超静定梁的解题思路。

教学方法：理论授课。

第七章应力状态和强度理论（总学时：10）

第一节应力状态概述

第二节二向和三向应力状态的实例

第三节二向应力状态分析——解析法

第四节二向应力状态分析——图解法

第五节三向应力状态

第六节位移与应变分量

第七节平面应变状态分析

第八节广义胡克定律