材料力學(xué)孫訓(xùn)芳課件

　　一、課程基本信息

　　二、課程簡(jiǎn)介

　　材料力學(xué)課程是一門(mén)用以培養(yǎng)學(xué)生在工程檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)中有關(guān)力學(xué)方面設(shè)計(jì)與計(jì)算能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，本課程主要研究工程結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的承載能力問(wèn)題。通過(guò)材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，能夠?qū)��?gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題具有明確的基本概念，必要的基礎(chǔ)知識(shí)，比較熟練的計(jì)算能力，一定的分析能力和初步的實(shí)踐能力。

　　材料力學(xué)課程是高等工科院校中土木工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)課程。在教學(xué)過(guò)程中要綜合運(yùn)用先修課程中所學(xué)到的有關(guān)知識(shí)與技能，結(jié)合各種實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)行土木工程畢業(yè)生所需的基本訓(xùn)練，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程和有目的從事工程檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。因此材料力學(xué)課程在土木工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中占有重要的地位和作用。

　　三、課程目標(biāo)

　　材料力學(xué)是由基礎(chǔ)理論課過(guò)度到專(zhuān)業(yè)課程的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對(duì)桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題具有明確的基本概念、必要的基礎(chǔ)知識(shí)、比較熟練的計(jì)算能力、一定的分析能力和初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

　　四、教學(xué)內(nèi)容及要求

　　第一章 緒論及基本概念（2課時(shí)）

　　內(nèi)容：材料力學(xué)的任務(wù)和研究對(duì)象；變形固體的基本假設(shè)；內(nèi)力、截面法；應(yīng)力的概念；線應(yīng)變和剪應(yīng)變；桿件變形的基本形式。

　　重點(diǎn)講解：內(nèi)力、應(yīng)力和應(yīng)變的概念和胡克定律。介紹本課程重點(diǎn)內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法。

　　第二章 軸向拉伸與壓縮（6課時(shí)）

　　內(nèi)容：軸向拉伸和壓縮的基本概念和實(shí)例；截面法、軸力和軸力圖；直桿橫截面和斜截面上的應(yīng)力，最大剪切應(yīng)力；低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)及拉伸時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)；低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)及壓縮時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)；許用應(yīng)力，強(qiáng)度條件；圣維南原理；軸向拉伸和壓縮時(shí)的.變形；應(yīng)變能、比能；應(yīng)力集中的概念。

　　重點(diǎn)講解軸向拉（壓）桿內(nèi)力、應(yīng)力以及強(qiáng)度計(jì)算的概念，截面法在求解拉（壓）桿內(nèi)力中的具體應(yīng)用。詳細(xì)介紹材料在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能。重點(diǎn)講解軸向拉（壓）桿的應(yīng)變和變形計(jì)算公式。對(duì)拉壓應(yīng)變能作一般性介紹。對(duì)斜截面上的應(yīng)力、應(yīng)力集中的概念及連接部分的強(qiáng)度計(jì)算作一般性介紹。

　　第三章 扭轉(zhuǎn)（6課時(shí)）

　　內(nèi)容：扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例；扭矩和扭矩圖；薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形；純剪切、剪切虎克定律、剪應(yīng)力互等定理；圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形；強(qiáng)度和剛度條件；扭轉(zhuǎn)時(shí)的彈性應(yīng)變能；非圓截面扭轉(zhuǎn)的概念。

　　重點(diǎn)講解圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形計(jì)算，強(qiáng)度和剛度條件。對(duì)非圓截面軸扭轉(zhuǎn)及薄壁桿扭轉(zhuǎn)作簡(jiǎn)單介紹。

　　第四章 彎曲應(yīng)力（10課時(shí)）

　　內(nèi)容：對(duì)稱(chēng)彎曲的概念和實(shí)例；梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖、剪力、彎矩及其方程；剪力圖和彎矩圖；彎矩、剪力和分布載荷集度的關(guān)系及其應(yīng)用。純彎曲時(shí)的正應(yīng)力公式；彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算；矩形截面梁和工字形截面梁的剪應(yīng)力；彎曲剪應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算；提高彎曲強(qiáng)度的措施；彎曲中心的概念。

　　重點(diǎn)講解梁的內(nèi)力及其計(jì)算方法，剪力圖和彎矩圖的畫(huà)法。介紹平面彎曲概念，剪力、彎矩方程的寫(xiě)法。利用彎矩、剪力與分布荷載集度間的關(guān)系畫(huà)彎矩圖作為難點(diǎn)仔細(xì)講解，反復(fù)訓(xùn)練。梁在純彎曲時(shí)的正應(yīng)力計(jì)算，梁的強(qiáng)度校核。介紹梁橫截面上的切應(yīng)力，合理截面問(wèn)題。一般介紹截面核心的概念。

　　第五章 梁彎曲時(shí)的位移（6課時(shí)）

　　內(nèi)容；梁的撓曲線及其近似微分方程；用積分法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角；根據(jù)疊加法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角；梁的剛度校核；提高彎曲剛度的措施；梁彎曲時(shí)的變形能。

　　重點(diǎn)講解梁的撓度和轉(zhuǎn)角，梁的撓曲線近似微分方程。詳細(xì)介紹用積分法、疊加法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角，梁的剛度校核，簡(jiǎn)單超靜定梁計(jì)算。一般介紹提高彎曲剛度的措施。

　　第六章 簡(jiǎn)單的超靜定問(wèn)題（6課時(shí)）

　　內(nèi)容：靜不定結(jié)構(gòu)的概念和實(shí)例；靜不定結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；力法解靜不定結(jié)構(gòu)；拉壓扭轉(zhuǎn)靜不定問(wèn)題。

　　重點(diǎn)講解用力法分析靜不定問(wèn)題。其它問(wèn)題簡(jiǎn)單介紹。

　　第七章 應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論（8課時(shí)）

　　內(nèi)容：應(yīng)力狀態(tài)、主應(yīng)力和主平面的概念；平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分析－解析法和圖解法；三向應(yīng)力狀態(tài)基本概念；平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變分析；廣義虎克定律；強(qiáng)度理論的概念；材料破壞形式；四種常用強(qiáng)度理論、莫爾強(qiáng)度理論。

　　重點(diǎn)講解應(yīng)力狀態(tài)的概念，主應(yīng)力和主平面。較詳細(xì)介紹平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分析，三向應(yīng)力圓，最大剪應(yīng)力，廣義胡克定律。一般介紹平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變分析，形狀改變比能的概念。重點(diǎn)講解強(qiáng)度理論的概念，詳細(xì)介紹最大拉應(yīng)力理論，最大拉應(yīng)變理論，最大剪應(yīng)力理論，形狀改變比能理論。一般介紹相當(dāng)應(yīng)力的概念、其它強(qiáng)度理論及強(qiáng)度理論的適用范圍。

　　第八章 組合變形及連接部分的計(jì)算（8課時(shí)）

　　內(nèi)容：組合變形的概念和實(shí)例；斜彎曲時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算；拉伸(壓縮)與彎曲組合時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算；扭轉(zhuǎn)與彎曲組合時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算。

　　重點(diǎn)講解彎扭組合時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題。

　　第九章 壓桿穩(wěn)定（6課時(shí)）

　　內(nèi)容：彈性平衡穩(wěn)定性的概念；細(xì)長(zhǎng)壓桿臨界力的歐拉公式；桿端不同約束的影響、長(zhǎng)度系數(shù)；壓桿的柔度；歐拉公式的適用范圍；經(jīng)驗(yàn)公式、臨界應(yīng)力總圖；壓桿的穩(wěn)定計(jì)算；提高壓桿穩(wěn)定性的措施。

　　重點(diǎn)講解壓桿穩(wěn)定性（stability）概念，壓桿臨界力（critical load）的計(jì)算公式-----歐拉公式，壓桿穩(wěn)定性校核。較詳細(xì)介紹壓桿柔度的概念，歐拉公式適用的范圍，臨界應(yīng)力總圖。定性介紹提高壓桿穩(wěn)定性的措施。

　　課程要求

　　a. 對(duì)材料力學(xué)的基本概念和基本分析方法有正確認(rèn)識(shí)。

　　b. 具有將桿件、零構(gòu)件簡(jiǎn)化為力學(xué)簡(jiǎn)圖的初步能力，能分析桿件的內(nèi)力，并作出相應(yīng)的內(nèi)力圖。（特別是剪力圖和彎矩圖。）

　　c. 能分析桿件的應(yīng)力、變形，進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算。

　　d. 熟練掌握簡(jiǎn)單超靜定問(wèn)題的求解方法。

　　e. 對(duì)應(yīng)力狀態(tài)理論和強(qiáng)度理論有明確認(rèn)識(shí)，并能進(jìn)行組合變形下桿件的強(qiáng)度計(jì)算。

　　f. 能分析簡(jiǎn)單壓桿的臨界荷載，并進(jìn)行穩(wěn)定性校核等計(jì)算。

　　g. 對(duì)常用材料的基本力學(xué)性質(zhì)及其測(cè)試方法有初步認(rèn)識(shí)，對(duì)電測(cè)應(yīng)力有初步了解。

　　五、課時(shí)分配表

　�。ㄕf(shuō)明：實(shí)踐指材料力學(xué)試驗(yàn)）

　　六、教材及參考書(shū)

　　教材：

　　1．《材料力學(xué)》（高等教育出版社，2009年7月第五版，孫訓(xùn)芳等主編）

　　參考書(shū)：

　　1.《材料力學(xué)》 劉鴻文主編 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.《材料力學(xué)》 范欽珊主編  高等教育出版社，2000

　　4.《材料力學(xué)》  陳塑寰   聶毓琴  孟廣偉編著，吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2000

　　七、教學(xué)策略與方法的建議

　　1．  主要采用多媒體教學(xué)。本大綱僅列出達(dá)到教學(xué)基本要求的課程內(nèi)容，不限制講述的體系、方式和方法，列出的內(nèi)容并非要求都講，有些內(nèi)容，可以通過(guò)自學(xué)達(dá)到教學(xué)基本要求。

　　2．  CAI軟件輔助教學(xué)可以節(jié)省大量時(shí)間，傳遞更多的信息量，建議廣泛使用，建議學(xué)校能盡快完善CAI教學(xué)設(shè)備。

　　3．  作業(yè)是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，為了幫助學(xué)生掌握課程的基本內(nèi)容，培養(yǎng)分析、運(yùn)算的能力，應(yīng)增加習(xí)題量，并適當(dāng)安排一定數(shù)量的習(xí)題分析討論課。

　　4．  實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，用于基本實(shí)驗(yàn)的時(shí)間為6學(xué)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)每小組4－6人，使每個(gè)學(xué)生均有親自操作的機(jī)會(huì)，另外可適當(dāng)介紹和引入材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)模擬軟件。

　　修訂人 (簽字)

　　審核人 (簽字)

　　批準(zhǔn)人（簽字）

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