材料力学孙训芳课件

一、课程基本信息

二、课程简介

材料力学课程是一门用以培养学生在工程检验与设计中有关力学方面设计与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土木工程专业一门主干专业课程。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，进行土木工程毕业生所需的基本训练，为学生进一步学习有关后续专业课程和有目的从事工程检验与设计工作打下基础。因此材料力学课程在土木工程专业的教学计划中占有重要的地位和作用。

三、课程目标

材料力学是由基础理论课过度到专业课程的技术基础课。通过该课程的学习，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、必要的基础知识、比较熟练的计算能力、一定的分析能力和初步的实验能力。

四、教学内容及要求

第一章 绪论及基本概念（2课时）

内容：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。

重点讲解：内力、应力和应变的概念和胡克定律。介绍本课程重点内容及学习方法。

第二章 轴向拉伸与压缩（6课时）

内容：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。

重点讲解轴向拉（压）杆内力、应力以及强度计算的概念，截面法在求解拉（压）杆内力中的具体应用。详细介绍材料在拉伸与压缩时的力学性能。重点讲解轴向拉（压）杆的应变和变形计算公式。对拉压应变能作一般性介绍。对斜截面上的应力、应力集中的概念及连接部分的强度计算作一般性介绍。

第三章 扭转（6课时）

内容：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；非圆截面扭转的概念。

重点讲解圆轴扭转时的应力和变形计算，强度和刚度条件。对非圆截面轴扭转及薄壁杆扭转作简单介绍。

第四章 弯曲应力（10课时）

内容：对称弯曲的概念和实例；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。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。

重点讲解梁的内力及其计算方法，剪力图和弯矩图的画法。介绍平面弯曲概念，剪力、弯矩方程的写法。利用弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系画弯矩图作为难点仔细讲解，反复训练。梁在纯弯曲时的正应力计算，梁的强度校核。介绍梁横截面上的切应力，合理截面问题。一般介绍截面核心的概念。

第五章 梁弯曲时的位移（6课时）

内容；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。

重点讲解梁的挠度和转角，梁的挠曲线近似微分方程。详细介绍用积分法、叠加法求梁的挠度和转角，梁的刚度校核，简单超静定梁计算。一般介绍提高弯曲刚度的措施。

第六章 简单的超静定问题（6课时）

内容：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；拉压扭转静不定问题。

重点讲解用力法分析静不定问题。其它问题简单介绍。

第七章 应力状态与强度理论（8课时）

内容：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。

重点讲解应力状态的'概念，主应力和主平面。较详细介绍平面应力状态下的应力分析，三向应力圆，最大剪应力，广义胡克定律。一般介绍平面应力状态下的应变分析，形状改变比能的概念。重点讲解强度理论的概念，详细介绍最大拉应力理论，最大拉应变理论，最大剪应力理论，形状改变比能理论。一般介绍相当应力的概念、其它强度理论及强度理论的适用范围。

第八章 组合变形及连接部分的计算（8课时）

内容：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。

重点讲解弯扭组合时的强度计算问题。

第九章 压杆稳定（6课时）

内容：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。

重点讲解压杆稳定性（stability）概念，压杆临界力（critical load）的计算公式-----欧拉公式，压杆稳定性校核。较详细介绍压杆柔度的概念，欧拉公式适用的范围，临界应力总图。定性介绍提高压杆稳定性的措施。

课程要求

a. 对材料力学的基本概念和基本分析方法有正确认识。

b. 具有将杆件、零构件简化为力学简图的初步能力，能分析杆件的内力，并作出相应的内力图。（特别是剪力图和弯矩图。）

c. 能分析杆件的应力、变形，进行强度和刚度计算。

d. 熟练掌握简单超静定问题的求解方法。

e. 对应力状态理论和强度理论有明确认识，并能进行组合变形下杆件的强度计算。

f. 能分析简单压杆的临界荷载，并进行稳定性校核等计算。

g. 对常用材料的基本力学性质及其测试方法有初步认识，对电测应力有初步了解。

五、课时分配表

（说明：实践指材料力学试验）

六、教材及参考书

教材：

1．《材料力学》（高等教育出版社，2009年7月第五版，孙训芳等主编）

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》 shemke Nostrand Reinhold

Compangy,1978

3.《材料力学》 范钦珊主编  高等教育出版社，2000

4.《材料力学》  陈塑寰   聂毓琴  孟广伟编著，吉林科学技术出版社,2000

七、教学策略与方法的建议

1．  主要采用多媒体教学。本大纲仅列出达到教学基本要求的课程内容，不限制讲述的体系、方式和方法，列出的内容并非要求都讲，有些内容，可以通过自学达到教学基本要求。

2．  CAI软件辅助教学可以节省大量时间，传递更多的信息量，建议广泛使用，建议学校能尽快完善CAI教学设备。

3．  作业是检验学生学习情况的重要教学环节，为了帮助学生掌握课程的基本内容，培养分析、运算的能力，应增加习题量，并适当安排一定数量的习题分析讨论课。

4．  实验是教学的一个主要环节，用于基本实验的时间为6学时，每次实验每小组4－6人，使每个学生均有亲自操作的机会，另外可适当介绍和引入材料力学实验的计算机模拟软件。

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