材料力学教学大纲(土木工程专业2014年)

《材料力学》课程教学大纲

课程英文名称：Mechanics of Materials

课程代码：110000103

课程性质：学科基础课

适用专业：土木工程专业

总学时数：64 其中讲课学时：58 实验学时：6 总学分数：4

编写人：胡玮军审定人：袁文华

一、课程简介

（一）课程教学目的与任务：

本课程的教学目的：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，掌握杆件计算必要的理论知识和比较熟练的计算能力，具有一定的工程问题的分析能力和初步的实验能力。

本课程的教学任务：通过课堂教学和实践性教学环节相结合，强化学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。要求学生对各种杆件的强度、刚度和压杆稳定性的基本问题能够熟练地分析和计算。以培养学生熟练运用所学知识解决实际问题的能力。

（二）课程教学的总体要求

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、具有对工程结构物中的部件和物体简化为力学简图的初步能力。

3、能够熟练地分析杆件在拉(压)、扭、弯时的内力，并正确做出相应的内力图。

4、能够熟练分析杆件的应力、位移、进行强度和刚度计算，并会解一次超静定问题。

5、对应力状态理论和强度理论有明确的认识，并能将其应用于变形杆件的强度计算。

6、对压杆的稳定性概念有明确认识，会计算轴向压杆的临界应力，并进行稳定性校核。

7、对能量法的有关基本原理有明确认识，并能熟练掌握一种计算位移的能量方法。

（三）课程的基本内容

研究的主要内容为：材料力学基本概念与假设，轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲时的内力、应力和位移计算，截面几何性质，应力与应变分析，强度理论，组合变形，剪切与连接件的实用计算，压杆稳定，能量法等。

（四）先学课程及后续课程

先学课程：《高等数学》、《大学物理》、《理论力学》；后续课程：《弹性力学》《结构力学》、《钢结构》、《钢筋混凝土结构》。

二、课程教学总体安排

（一）学时分配建议表

学时分配建议表

（二）推荐教材及参考书目

1、教材

《工程力学》（Ⅱ）第一版，王海容主编，中国水利水电出版社，2011年

2、参考书目

孙训方编.《材料力学》（Ⅰ）、（Ⅱ）.第五版. 高等教育出版社. 2009年

胡增强编.《材料力学学习指导》. 高等教育出版社. 2003年

单辉祖编.《材料力学》（Ⅰ）、（Ⅱ）.第二版. 高等教育出版社. 2004年

（二）课程考核方式

1、考核方式

本课程为闭卷考试

2、成绩构成

课堂考勤纪律占总成绩的10%，平时作业占总成绩的10%，实验成绩占总成绩的10% ，期末考试占总成绩的70%

三、课程教学内容及基本要求

（一）绪论及基本概念（2学时）

1、教学目的

了解课程的性质、任务和研究对象。

2、教学重点与难点

（1）教学重点

强度、刚度、稳定性的概念；变形固体的基本假设；弹性变形和塑性变形的概念；

（2）教学难点

变形固体的性质及基本假设。

3、教学方法

讲授法（结合多媒体）

4、教学主要内容

材料力学的任务和研究对象；变形固体的概念，材料力学的基本假设，杆件变形的基本形式。

5、教学要求

要求学生建立构件的强度、刚度、稳定性等基本概念；建立变形固体概念，理解并牢记其基本假设；了解材料弹性变形和塑性变形的基本特征；了解杆件的基本变形形式。

6、学生练习

10-12道题，复习教材

（二）轴向拉伸与压缩（讲课10学时，实验2学时）

1、教学目的

掌握轴向拉（压）杆件的强度、变形和刚度计算，同时为求解拉（压）超静定问题作准备。

2、教学重点与难点

（1）教学重点

拉（压）杆的内力、内力图和应力的概念及计算；材料在拉伸和压缩时的力学性质；许用应力的概念和强度条件，强度方面的三类问题；拉压杆的变形和位移计算。

（2）教学难点

拉（压）杆的内力、内力图和应力的概念及计算；强度问题；材料力学性质的实验测量及工程应用。

3、教学方法

讲授法（结合多媒体）

4、教学主要内容

轴向拉伸和压缩的概念；内力、截面法、轴力和轴力图；应力、轴向拉（压）杆内的应力；应变、轴向拉（压）杆的变形·虎克定律；拉（压）杆内的应变能；材料在拉伸和压缩时的力学性能；强度条件·安全因数·许用应力；应力集中的概念。

5、教学要求

熟练掌握截面法，正确画出轴力图；掌握拉压时材料的力学性能，正确理解并熟练掌握轴向拉压正应力公式、胡克定律、强度条件，掌握拉压杆的强度计算方法。了解拉压杆的变形能的概念和计算；建立应力集中的概念；弄清材料力学解决问题的思路和方法。

6、学生练习

10-12道题，截面法，内力图，应力和变形的计算，强度条件的应用。

（三）扭转（讲课6学时，实验2学时）

1、教学目的

掌握扭转强度和刚度的计算，同时为求解扭转超静定问题作准备。

2、教学重点与难点

（1）教学重点

扭矩计算及扭矩图的绘制；等直圆杆扭转时横截面上切应力的分布规律及任一点切应力的计算，扭转变形的计算；危险截面和危险点的判断，扭转强度、刚度方面三类问题的求解。

（2）教学难点

扭转切应力的推导过程；受多个外力偶作用时任意两横截面间相对扭转角的计算。

3、教学方法

讲授法（结合多媒体）

4、教学主要内容

扭转的概念；传动轴的外力偶矩·扭矩和扭矩图；薄壁圆筒的扭转；等直圆杆扭转时的应力·强度条件；等直圆杆扭转时的变形·刚度条件；等直圆杆扭转时的应变能；等直非圆杆自由扭转时的应力和变形。

5、教学要求

掌握传动轴的外力偶矩、扭矩计算及扭矩图的绘制；熟练掌握扭转切应力、扭转变形的计算方法、剪切胡克定律和剪应力互等定理、扭转强度和扭转刚度计算；了解等直圆杆扭转时变形能的概念和计算。

6、学生练习

6-8道题，外力偶矩和扭矩的计算，扭矩图，扭转强度和扭转刚度条件的应用。

（四）截面的几何性质（2学时）

1、教学目的

掌握截面图形几何性质的计算。

2、教学重点与难点

（1）教学重点

截面几何性质各量的定义式，静矩与形心的关系，惯性半径，惯性矩和惯性积的平移轴定理。

（2）教学难点

转轴公式，组合截面的形心主惯性轴和形心主惯性矩的计算。

3、教学方法

讲授法（结合多媒体）

4、教学主要内容

截面的静矩和形心位置；极惯性矩·惯性矩·惯性积；惯性矩和惯性积的平移轴定理·组合截面的惯性矩和惯性积；惯性矩和惯性积的转轴公式·截面的主惯性轴和主惯性矩。

5、教学要求

理解静矩、轴惯性矩、极惯性矩、惯性积、惯性半径、形心主惯性轴和形心的概念；掌握轴惯