材料力学课程设计
复合材料力学课程设计
复合材料力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解复合材料的定义、分类和基本性质，掌握复合材料的基本力学原理；2. 使学生掌握复合材料力学性能的表征方法，了解影响复合材料力学性能的因素；3. 引导学生运用所学知识，分析复合材料在工程实际中的应用，并能解决简单问题。
技能目标：1. 培养学生运用数学和力学知识分析复合材料力学问题的能力；2. 提高学生设计复合材料结构的能力，能根据实际需求选择合适的复合材料和结构；3. 培养学生通过实验和计算等方法，对复合材料力学性能进行测试和评估的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对复合材料及其力学性能的兴趣，培养学生对材料科学的热爱；2. 培养学生的创新意识和团队协作精神，让学生在探讨问题中学会尊重他人意见；3. 使学生认识到复合材料在现代科技发展中的重要性，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为高二年级选修课程，旨在让学生在掌握力学基础知识的基础上，进一步学习复合材料的力学性质及其应用。
学生特点：高二学生在知识结构、思维能力和实践能力方面有一定基础，具备一定的自主学习能力和合作探究精神。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的创新能力和实践操作能力。
在教学过程中，注重目标导向，分解课程目标为具体学习成果，以便教学设计和评估。
二、教学内容1. 复合材料概述- 复合材料的定义、分类及特点- 复合材料的应用领域2. 复合材料基本力学原理- 弹性力学基础理论- 复合材料的应力-应变关系- 复合材料的强度理论3. 复合材料力学性能表征- 弹性模量、泊松比等力学性能参数- 力学性能测试方法及设备- 影响复合材料力学性能的因素4. 复合材料设计与应用- 复合材料结构设计原则- 复合材料选材及结构优化- 复合材料在工程实际中的应用案例5. 复合材料力学问题分析- 简单复合材料结构的力学分析- 复合材料力学问题的求解方法- 复合材料力学问题的实验研究教学大纲安排：第一周：复合材料概述第二周：复合材料基本力学原理第三周：复合材料力学性能表征第四周：复合材料设计与应用第五周：复合材料力学问题分析教材章节：第一章：复合材料概述第二章：复合材料基本力学原理第三章：复合材料力学性能表征第四章：复合材料设计与应用第五章：复合材料力学问题分析教学内容与课程目标紧密关联，旨在确保学生掌握复合材料力学的基本知识和实践应用，注重内容的科学性和系统性。
材料力学教案
材料力学教案材料力学是力学的一个重要分支，它研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律。
在工程实践中，材料力学的理论知识对于材料的选择、设计和加工具有重要指导作用。
本教案将从材料的应力、应变、弹性模量、屈服强度等基本概念入手，系统介绍材料力学的相关知识，帮助学生掌握材料力学的基本原理和应用技能。
一、材料的应力和应变。
材料在受力作用下会产生应力和应变，应力是单位面积上的力，应变是材料单位长度上的形变。
材料的应力和应变之间存在着一定的关系，可以通过应力-应变曲线来描述。
了解材料的应力和应变特性对于材料的选择和设计至关重要。
二、材料的弹性模量。
材料的弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的重要参数，它反映了材料在受力后的变形程度。
不同材料的弹性模量不同，对于工程材料的选择和设计具有重要的指导意义。
学生需要掌握不同材料的弹性模量及其在工程实践中的应用。
三、材料的屈服强度。
材料的屈服强度是材料在受力作用下发生塑性变形的临界应力值，它是衡量材料抗拉伸能力的重要参数。
了解材料的屈服强度有助于合理选择材料并预测材料在受力下的变形情况，对于工程结构的设计和安全具有重要意义。
四、材料的断裂韧性。
材料的断裂韧性是材料抗破坏能力的重要指标，它反映了材料在受力作用下的抗破坏能力。
了解材料的断裂韧性有助于预测材料在受力下的破坏模式，为工程结构的设计和安全提供重要参考。
五、材料的疲劳特性。
材料在长期受到交变应力作用下会发生疲劳破坏，了解材料的疲劳特性对于预防疲劳破坏具有重要意义。
学生需要了解材料的疲劳寿命、疲劳极限等参数，并掌握疲劳寿命预测的方法和技术。
六、材料的应用。
材料力学的理论知识在工程实践中具有广泛的应用，包括材料的选择、设计、加工和使用等方面。
学生需要通过实际案例分析和工程实践来应用所学的材料力学知识，提高解决工程问题的能力。
七、教学方法。
本教案将采用理论讲解、案例分析和实验操作相结合的教学方法，通过理论与实践相结合，帮助学生深入理解和掌握材料力学的相关知识。
材料力学课程设计
材料力学课程设计指导书聂毓琴修订吉林大学2005年6月前言材料力学是工科院校一门重要的学科基础课，高等学校中使用的各种材料力学教材，往往将杆件的变形分成几种基本形式。
并针对这几种基本变形形式在各自的范围内分别独立地给予解答。
我们在教学中体会到这种做法的优越性。
但同时也感到这种孤立地研究某一问题的方式也有其自身的弱点。
其中最为突出的，就是学生很难从整体上把握材料力学的全貌，更难于利用材料力学的知识去解决工程实际问题。
为此，我们试图针对学生的专业特点和不同专业的要求，从强度、刚度、稳定性的观点出发，在工程实际中选取一些较为复杂的构件，要求学生从全面的、整体的角度予以解答，这样就既可以深化课堂上的知识，使知识系统话，同时也培养了学生解决实际问题的能力，既把所学过的基础课（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）系统应用。
又为后继课程的学习打下基础，使各教学环节和教学内容有机地联系起来。
对学生来说，通过材料力学课程设计可初步了解工程中的设计思想和设计方法，也激发了学习积极性和创造精神。
对教师来说，在拓宽知识面，改进教学方法、教学态度，提高教学水平上都有一定的益处。
在总体上可以使教学质量有所提高。
作为教学改革的内容之一，我们的工作还只是探索性。
我们的目的不仅于课程设计本身，更着眼于材料力学课程本身的建设和改革。
材料力学课程设计这一崭新的教学环节是我校于1987年率先开始试点，并在以后的几年中进行了集中安排一周另四天分散和分散五周安排等方式的实践，取得了宝贵的经验，并在全校产品类专业中逐步推广成为材料力学课程建设的主要内容之一。
材料力学课程设计做为教改研究项目已于1991年4月通过校级鉴定。
得到校内、外专家的充分肯定与赞扬，1993年3月，获校优秀教学成果奖；也得到国家教委理工科院校材料力学课程指导小组组长、副组长的高度评价。
并于1993年5月获吉林省优秀教学成果一等奖。
“材料力学课程设计”作为附加项目及创新点，使材料力学课程的教学改革与实践在2001年获吉林大学教学成果二等奖；以此为特色，2002年材料力学课程被评为吉林大学精品课程；材料力学课程的教学改革与创新于2005年获吉林大学教学成果一等奖；获吉林省教学成果二等奖。
材料力学性能课程实验教学大纲(课程实验类) - 东南大学分析测试中心
材料力学性能课程实验教学大纲（课程实验类）所属课程名称：材料力学性能英文名称：Material Mechanical Properties of Materials所属课程编号：1202302面向专业：材料类各专业(金属材料、土木工程材料、电子信息材料、先进材料及成形)课程总学时：32+16 ；实验学时16 ；课程学分： 2.5 ；本大纲主撰人：王仕勤、秦鸿根（Tel：52090661，E—mail: wsqwyd@）一、实验目的材料力学性能实验是《材料力学性能》课程中重要的教学环节。
通过实验教学，验证、巩固和补充课堂中讲授的理论知识，使学生掌握材料力学性能的测试原理和测试方法；了解测试设备及基本操作规范；并培养学生对实验数据和实验结果进行正确分析判断的能力以及科学认真的态度和实事求是的工作作风。
为今后的课程设计、毕业设计及工程实践工作打下坚实的基础。
三、教学管理模式与注意事项1、学生在实验前必须认真预习实验指导书的相关内容。
2、教师在实验前进行必要的讲解和指导。
3、学生应严格按照操作规程对仪器设备进行正确操作，确保人身安全和设备安全。
四、成绩评定与占课程总成绩的比例1、指导老师根据学生实验预习情况及实验报告的完成情况进行成绩评定。
2、将实验成绩报给任课教师，以占课程总成绩的15～20%的比例纳入课程的总成绩。
五、设备与器材配置1、电子万能试验机2台7、冲击试验机1台2、液压万能试验机2台8、温度计10只3、布氏硬度计2台9、冷却保温装置6套4、洛氏硬度计1台10、游标卡尺2只5、维氏硬度计1台11、钢筋划线仪2台6、读数放大镜2只12、实验耗材若干六、实验任务书与参考资料1、王仕勤、秦鸿根等材料力学性能实验指导书. 南京：东南大学讲义，2006.112、高建明等材料力学性能. 武汉：武汉大学出版社，2004.83、秦鸿根建筑材料实验指导书. 南京：东南大学讲义，2003.103、伍洪标等无机非金属材料试验. 化学工业出版社，2002.6。
材料力学教程
材料力学教程材料力学是研究材料内部的力学性质和行为的学科，它是材料科学与工程的基础课程之一，对于理解材料的性能和设计工程结构具有重要意义。
本教程将介绍材料力学的基本概念、原理和应用，帮助读者全面理解材料力学的重要性和实际应用价值。
首先，我们将介绍材料力学的基本概念。
材料力学是研究材料内部受力和变形的学科，它主要包括静力学和动力学两个方面。
静力学研究材料在静止状态下受力的平衡和分布规律，而动力学则研究材料在外力作用下的运动和变形规律。
通过对材料力学基本概念的理解，可以为后续的学习和实践打下坚实的基础。
其次，我们将介绍材料力学的原理。
材料力学的原理主要包括受力分析、应力分析和变形分析。
受力分析是研究材料内部受力的大小、方向和作用点，应力分析则是研究材料内部应力的分布和变化规律，而变形分析则是研究材料在外力作用下的变形和破坏过程。
通过对材料力学原理的理解，可以为材料的设计、制备和应用提供理论支持。
接下来，我们将介绍材料力学的应用。
材料力学的应用主要包括材料性能评价、结构设计和工程应用。
通过对材料的力学性质和行为进行分析和评价，可以为材料的选择、设计和改进提供依据；而在工程结构设计和应用中，材料力学则发挥着重要的作用，它可以帮助工程师们选择合适的材料、设计合理的结构和预测结构的性能。
最后，我们将总结材料力学教程的重要性和实际应用价值。
材料力学作为材料科学与工程的基础课程，对于理解材料的性能和设计工程结构具有重要意义。
通过对材料力学的学习和掌握，可以为材料的研究、开发和应用提供理论支持，为工程结构的设计、制造和使用提供技术支持，从而推动材料科学与工程的发展和进步。
综上所述，材料力学教程旨在帮助读者全面理解材料力学的基本概念、原理和应用，从而认识到材料力学在材料科学与工程中的重要性和实际应用价值。
通过对材料力学的学习和掌握，可以为材料科学与工程的发展和进步做出贡献，为社会和经济的发展提供支持和保障。
希望本教程能够对读者有所帮助，谢谢！。
材料力学课程设计(底盘车架的静力分析及强度、刚度计算)
（5）危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图。 （6）各危险点的主应力大小及主平面位置。 （7）选择强度理论并建立强度条件。 （8）列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程以及必要的说明。 （9）对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力 图。
q 单独作用在 DF 段时：
图 3-17 qdf 单独作用示意图
图 3-18 qdf 单独作用弯矩图 利用图乘法（后述图乘法只给出最终化简结果）：
2qCF
2qCD
2qDF
ql 3
24EI
6l22l3
8l 2
l2 3
4l 2l 24
8l l l 234
3l 3 3
4l 2l 34
2
○6 q 单独作用在 FG 段时：
2
3
43
234
6EI
2
图 3-7 X2 处单位力单独作用示意图
图 3-8 X2 处单位力单独作用弯矩图
○3
F A
单独作用时：
图 3-9 FA 单独作用示意图
图 3-10 FA 单独作用弯矩图
第 9 页 共 39 页
利用图乘法，可以得到：
1FA
1 EI
[FAl1
(l 2
(l
l) 3
2
l ) (l l )2
2F 2FA 2FB 2qCF 2qFG
将上述求得
、
11
、
12
、
21
、
22
、
1F
2F
代入前述力法正则方程，可
得到：
X 1
F c
10516.722N
X 2
面向力学专业的材料力学课程的教学改革研究与实践
面向力学专业的材料力学课程的教学改革研究与实践1. 引言1.1 背景介绍现正值科技高速发展的时代，材料力学作为力学专业的重要课程之一，对学生的综合素质和工程应用能力具有重要的影响。
传统的材料力学课程存在着教学内容过于理论、缺乏实际案例分析以及教学方法单一等问题，难以满足当前社会对工程人才的需求。
针对材料力学课程的教学进行改革是十分迫切的。
材料力学课程的教学改革不仅涉及课程内容的更新与优化，还需要探索符合学生学习特点和发展需求的教学方法和手段。
通过对材料力学课程的现状进行深入分析，发现存在的问题和不足，探讨教学改革的方向和路径是十分必要的。
通过实践案例的分享和效果评估，可以更加客观地评价教学改革的成效，为今后的教学改革提供借鉴和参考。
本文旨在对面向力学专业的材料力学课程的教学改革进行深入研究与实践，探讨如何优化课程内容、改进教学方法，提高教学质量和效果，为培养适应社会需求的优秀工程人才提供理论支持和实践经验。
希望通过本文的研究与实践，能够为材料力学课程的教学改革提供有益的借鉴和启示。
1.2 研究意义材料力学课程的教学改革研究具有重要的意义。
随着科技发展的日新月异，材料力学在工程和科学领域中扮演着极为重要的角色。
对材料力学课程进行教学改革，不仅有助于提高学生对该领域的理解和应用能力，还能够培养学生的创新思维和实践能力。
传统的教学模式往往较为传统和死板，难以激发学生的学习兴趣和动力，而教学改革能够使课程更加生动有趣，更好地满足学生的学习需求。
通过教学改革研究与实践，可以不断提高教师的教学水平和教学方法，促进教学创新和发展。
开展关于面向力学专业的材料力学课程的教学改革研究与实践，对于提高教学质量，培养高素质人才，推动学科发展具有积极的意义和作用。
2. 正文2.1 材料力学课程现状分析材料力学课程作为力学专业的重要课程之一，一直扮演着培养学生对材料本质和性能的认识与掌握的重要角色。
通过对材料的力学性质和行为进行系统化的学习，学生可以更好地理解材料在不同环境和加载条件下的行为。
《材料力学》实验教学大纲
《材料力学》实验教学大纲一、实验课程基本信息课程名称：材料力学实验英文名称：MaterialMechanicsExperiment课程编号：10D3113B课程性质：非独立设课课程类别：专业核心课课程总学时：6课程总学分：课内实验开设实验项目数：3适用专业：机械设计制造及其自动化专业、机械电子专业开课系部：机电工程系二、实验课程的性质、课程目标与及其对毕业要求的支撑1、课程性质材料力学实验是《材料力学》课程的实验教学环节，对于提高学生的综合素质、培养学生的实践能力与创新能力具有极其重要的作用。
2、课程目标课程目标1：通过本实验课程的学习和实际操作，巩固和加深学生对材料力学理论知识的理解，提高学生的实验水平，增强学生的实践能力；提高学生应用实验的手段与方法独立分析问题、研究和解决工程问题的能力。
课程目标2：通过实验提高学生建立力学模型或者修正完善力学模型的能力；通过实验培养学生对一些新材料和新结构的研究能力。
课程目标3：培养学生理论联系实际、实事求是的作风四、实验内容、要求和所用设备1、实验内容和要求：（1）材料拉伸实验：观察分析低碳钢的拉伸过程，测定低碳钢的强度、塑性指标;测绘低碳钢试件的载荷一变形曲线（Q-A/曲线）；测定低碳钢的拉伸屈服点4、抗拉强度%、伸长率8、断面收缩率3。
（2）材料扭转实验：观察低碳钢的扭矩-扭转角曲线（7一0曲线）及变形现象和破坏形式；测定低碳钢的剪切屈服极限八和剪切强度极限r ft。
（3）材料冲击实验：观察分析并比较低碳钢和铸铁两种材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌；测定低碳钢和铸铁的冲击韧度。
2、实验主要设备和台件数实验报告是反映实验工作及实验结果的书面综合资料。
通过实验报告的书写，能培养学生综合表达科学工作成果的文字能力，是全面训练的重要组成部分，必须认真完成。
写实验报告要做到字迹工整，图表清晰，结论简明。
一份完整的实验报告，应由以下内容组成：1、实验名称，实验日期，环境温度等。
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目录
一、 关于材料力学课程设计 (2)
二、 设计题目 (2)
三、 设计内容 (3)
3.1 柴油机曲轴的受力分析 (3)
3.2 设计曲轴颈直径d ，主轴颈直径D (6)
3.3 设计h 和b,校核曲柄臂强度 (6)
3. 4 校核主轴颈H —H 截面处的疲劳强度，取疲劳安全系数n=2。
键
槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工 (6)
3.5 用能量法计算A —A 截面的转角y θ，x θ (7)
3.6对计算过程的几点必要说明 (9)
3.7 改进方案 (10)
四、 计算机程序设计 (10)
4.1程序框图 (10)
4.2计算机程序 (11)
4.3输出结果 (12)
五、 设计体会 (12)
六、 参考书目 (12)
一、 关于材料力学课程设计
1.材料力学课程设计的目的
本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。
同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体，既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既把以前所学的知识(高等数学、工程图学、理论力
学、算法语言、计算机和材料力学等)综合运用，又为后继课程(机械设计、专业课等)打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。
具体的有以下六项:
(1)使学生的材料力学知识系统化、完整化;
(2)在系统全面复习的基础上.运用材料力学知识解决工程中的实际问题;
(3)由于选题力求结合专业实际.因而课程设计可以把材料力学知识和专业需要结
合起来;
(4)综合运用了以前所学的多门课程的知识(高数、制图、理力、算法语言、计算
机等等)使相关学科的知识有机地联系起来;
(5)初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法;
(6)为后继课程的教学打下基础
2.材料力学课程设计的任务和要求
参加设计者要系统地复习材料力学的全部基本理论和方法.独立分析、判断、设计题目的已知条件和所求问题.画出受力分析计算简图和内力图.列出理论依据和导出计算公式.独立编制计算程序.通过计算机给出计算结果.并完成设计计算说明书.
3.材料力学课程设计的一般过程
材料力学课程设计与工程中的一般设计过程相似.从分析设计方案开始到进行必要的计算并对结构的合理性进行分析.最后得出结论.材料力学设计过程可大致分为以下几个阶段:
(1)设计准备阶段:认真阅读材料力学课程设计指导书.明确设计要求.结合设计题目复习材料力学课程设计的有关理论知识.制定设计步骤、方法以及时间分配方案等;
(2)从外力变形分析入手,分析及算内力、应力及变形,绘制各种内力图及位移、转角曲线;
(3)建立强度和刚度条件.并进行相应的设计计算及必要的公式推导;
(4)编制计算机程序并调试;
(5)上机计算,记录计算结果;
(6)整理数据,按照要求制作出设计计算说明书;
(7)分析讨论设计及计算的合理性和优缺点,以及相应的改进意见和措施;
二、设计题目
某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁（QT450—5），弹性常数为E 、μ，许用应力[σ],G 处输入转矩为e M ，曲轴颈中点受切向力t F 、径向力r F 的作用，且2t r F F =。
曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤h b
≤4，3l =1.2r ，有关数据如下表：
注：P 、n 、r 为独立的一组设计计算数据，与他人不相同。
三、设计内容
3.1 柴油机曲轴的受力分析
（1）外力分析：
画出曲轴的计算简图，计算外力偶矩
计算切向力t F 、径向力r F
再由平衡条件计算反力：
在xOy 平面：2122469.57r Ay F l F N l l ==+，112
1509.18r Fy F l F N l l ==+ 在xOz 平面：2124939.14t Az Fl F N l l =
=+，1123018.36t Fz Fl F N l l ==+ （2）内力分析:
画出内力图。
不计弯曲切应力（故未画剪力图），弯矩图画在纤维受压侧。
根据内力图确定危险截面。
x M 图
y M 图
z M 图
N F 图
① 主轴颈以EF 段的左端（1—1）截面最危险，受扭转和两向弯曲
② 曲柄臂以DE 段的下端（2—2）截面最危险，收扭转、两向弯曲及压缩 ③ 曲轴颈以CD 段中间（3—3）截面最危险，受扭转和两向弯曲
3.2设计曲轴颈直径d ，主轴颈直径D
（1）曲轴颈CD 处于扭转和两向弯曲的组合变形，对危险截面（3—3）应用第三强
度理论计算 其中3132W d
π= 代入数据得d ≥38.57mm
实际取d=40mm
（2）主轴颈EF 处于扭转和两向弯曲的组合变形，对危险截面（1—1）应用第三强
度理论计算 其中3132W D
π= 代入数据得D ≥38.67mm
实际取D=40mm
综上，曲轴颈直径d=40mm ，主轴颈直径D=40mm
3.3 设计h 和b。