北京科技大学《材料力学C》大纲及主要参考书目

《材料力学》教学大纲及主要参考书目

课程编码：60115

课程名称：材料力学

英文名称：MECHANICS OF MATERICALS

开课学期：第5学期

学时/学分：81 / 5（其中实验学时：10学时）

课程类型：学科基础必修课

开课专业：机械学院机械专业、车辆工程专业

选用教材：《材料力学》第四版刘鸿文编高等教育出版社2004年

主要参考书：1.《材料力学》刘鸿文主编高等教育出版社第三版，1992

2.《Mechnics of Materials》S.Timoshemke J.Gere.Van Nostrand Reinhold

Compangy,1978

3.《材料力学》范钦珊主编高等教育出版社，2000

一、课程性质、目的与任务：

材料力学课程是一门用以培养学生在机械设计中有关力学方面设计计算能力的技术基础课，本课程主要研究工程结构中构件的承载能力问题。通过材料力学的学习，能够对构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分析能力和初步的实践能力。

材料力学课程是高等工科院校中机械类专业一门主干课程，是机械类硕士研究生入学考试的一门专业基础课。在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和有目的从事机械设计工作打下基础。因此材料力学课程在机械类专业的教学计划中占有重要的地位和作用。

二、教学基本要求：

1、树立正确的设计思想，理论联系实际，解决好经济与安全的矛盾，具备创新精神；

2、全面系统地了解构件的受力变形、破坏的规律；

3、掌握有关构件设计计算的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程中的应用；

4、将一般构件抽象成力学简图，进行外力分析、内力分析、应力分析、应变分析、应力~应变分析；

5、掌握测定材料力学性能的原理和方法，具有进行实验研究的初步能力；

6、在满足强度、刚度和稳定性的前提下，以最经济的代价，为构件选择合适的材料，设计合理的截面形状和尺寸，为构件设计提供计算依据；

7、了解材料力学的新理论，新方法及发展趋向。

三、各章节内容及学时分配：

第一章：绪论（2学时）

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；应力的概念；线应变和剪应变；杆件变形的基本形式。

第二章：轴向拉伸、压缩和剪切（12学时）

轴向拉伸和压缩的基本概念和实例；截面法、轴力和轴力图；直杆横截面和斜截面上的应力，最大剪切应力；低碳钢和铸铁的拉伸试验及拉伸时材料的力学性质；低碳钢和铸铁的压缩试验及压缩时材料的力学性质；许用应力，强度条件；圣维南原理；轴向拉伸和压缩时的变形；应变能、比能；应力集中的概念；简单拉压静不定问题。

第三章：扭转（6学时）

扭转的概念和实例；扭矩和扭矩图；薄壁圆筒扭转时的应力和变形；纯剪切、剪切虎克定律、剪应力互等定理；圆轴扭转时的应力和变形；强度和刚度条件；扭转时的弹性应变能；密圈弹簧的应力和变形；非圆截面扭转的概念；剪切的概念、实例，剪切、挤压的实用计算。

第四章：弯曲内力（6学时）

平面弯曲的概念和实例；梁的计算简图、剪力、弯矩及其方程；剪力图和弯矩图；弯矩、剪力和分布载荷集度的关系及其应用。

附录：平面图形的几何性质（2学时）

静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径；平行移轴公式、转轴公式；主形心轴和主形心惯性矩。

第五章：弯曲应力（6学时）

纯弯曲时的正应力公式；弯曲正应力的强度计算；矩形截面梁和工字形截面梁的剪应力；弯曲剪应力的强度计算；提高弯曲强度的措施；弯曲中心的概念。

第六章：弯曲变形（6学时）

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；根据叠加法求梁的挠度和转角；梁的刚度校核；提高弯曲刚度的措施；梁弯曲时的变形能。

第七章：应力、应变分析，强度理论（6学时）

应力状态、主应力和主平面的概念；平面应力状态下的应力分析－解析法和图解法；三向应力状态基本概念；平面应力状态下的应变分析；广义虎克定律；强度理论的概念；材料破坏形式；四种常用强度理论、莫尔强度理论。

第八章：组合变形下的强度计算(8学时)

组合变形的概念和实例；斜弯曲时的应力和强度计算；拉伸(压缩)与弯曲组合时的应力和强度计算；扭转与弯曲组合时的应力和强度计算。

第九章：压杆稳定（6学时）

弹性平衡稳定性的概念；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；压杆的柔度；欧拉公式的适用范围；经验公式、临界应力总图；压杆的稳定计算；提高压杆稳定性的措施。

第十章：动载荷（4学时）

动静法应用；能量法解冲击问题；提高杆件抗冲击能力的措施；

第十一章：交变应力（2学时）

交变应力下材料的疲劳破坏；交变应力参数；持久极限和影响因素；对称循环的疲劳强度校核；疲劳限图、非对称循环的疲劳强度校核；提高构件疲劳强度的主要措施。

第十三章：能量法（8学时）

虚功原理；单位力法；莫尔定理；计算莫尔积分的图形互乘法；卡氏定理；互等定理。

第十四章：静不定结构（6学时）

静不定结构的概念和实例；静不定结构的特点；力法解静不定结构；正则方程。

课程总结（1学时）

四、实验：

a) 实验目的与任务

《材料力学》课程在高等工科院校工程力学专业的教学计划中，是一门重要的学科基础必修课。其主要任务是使学生掌握物体变形破坏的一般规律。材料力学实验课是材料力学课程的重要组成部分，是理论研究和解决工程实际问题的手段。

实验课是本课程的实践环节，其作用是通过这样一组实践教学环节的实施，加强《材料力学》的工程概念，了解这门课程与工程实际的紧密关系，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。大量与《材料力学》相关的产品和科研成果作为《材料力学实验》实践教学的内容，通过参观图片实物、实验演示以及学生自己观察、分析和动手实践达到实验的目的。

b) 实验教学基本要求

（1）材料的机械性能测试：材料的各项强项指标，如屈服强度、强度极限等。测量材料的弹性性能，如弹性极限、弹性模量等，认识低碳钢和铸铁的基本力学性能，了解其测试方法，对于常用材料的基本力学性能及测试方法有初步认识；

（2）验证性实验：材料力学的一些理论是以假设为基础而导出的，用实验验证这些理论的正确性以及使用范围，更可加深对理论的认识和理解。

（3）具有熟练整理实验数据、分析误差、独立完成实验报告的能力；

（4）锻炼分析能力、实验方法设计能力和实验操作能力。

c) 实验教材或指导书

材料力学实验指导书，北京科技大学力学实验室自编教材。

d) 实验项目一览表