哈工大材料力学I课程教学大纲

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《材料力学 - I 》课程教学大纲

课程中文名称:材料力学

课程英文名称: Mechanics of Materials

总学时: 98 讲课学时: 64 习题学时: 8

实验学时: 8 上机学时: 18

授课对象:机械、建筑、交通、材料、动力、能源等专业本科生

先修课程:高等数学,理论力学

一、课程教学目的

通过本课程学习,要求学生正确理解构件的强度、刚度、稳定性等基本概念以及平衡、几何、物理三类方程在求解力学问题时的重要作用。能熟练地计算杆件的应力与变形以及分析其强度、刚度与稳定性的能力。通过实验课教学,培养学生具有一定的创新性、综合性的实验能力。

二、教学内容及基本要求

强度、刚度、稳定性;变形固体及其理想化;外力及其分类;变形与位移。

应力状态分析:内力;应力的概念,正应力与切应力;一点的应力状态;切应力互等定律

;二向应力状态分析,解析法;二向应力状态分析,图解法;三向应力状态分析;微体平衡。应变状态分析:应变概念,线应变与切应变;位移与应变的关系;几何方程;应变协调条件,相容方程;平面应变状态分析。

材料的力学性能、应力应变关系:材料的力学性能与基本实验;轴向拉伸和压缩实验;常

见工程材料的应力—应变曲线;应力松驰与蠕变;各向同性材料的广义虎克定律;应变能;各向同性材料弹性常数间的关系;各向异性材料应力—应变关系。

轴向拉压:轴向拉压杆的内力;轴向拉压杆的应力;圣文南原理;应力集中;轴向拉压杆的变形,变形能;轴向拉压静不定问题,温度应力,装配应力;构件受慣性力作用时的应力计算。

扭转:扭转杆件的内力;圆轴扭转横截面上切应力;圆轴扭转破坏模式的分析;圆轴扭转变形与变形能;薄壁杆的自由扭转,剪力流。

弯曲:梁的内力,剪力与弯矩;剪力图与弯矩图;载荷、剪力及弯矩间的关系;纯弯曲梁的正应力;有关弯曲的讨论;弯曲切应力;开口薄壁非对称截面梁的弯曲,弯曲中心;梁的弹性弯曲变形,弹性曲线微分方程;直接积分求梁的变形;叠加原理与叠加法求变形;曲杆弯曲。

复杂内力时杆件应力计算:斜弯曲;偏心拉伸与压缩;截面核心;弯曲与扭转。

能量原理:虚功,杆件内力的虚功;虚功原理及其对杆件的应用;莫尔定理;图形互乘法;虚功原理应用于小变形固体;冲击。

静不定结构:静不定结构的概念及其分析方法;用力法分析静不定结构;具有对称与反对称性的静不定结构;连续梁。

材料失效及强度理论:常用工程材料的失效模式及强度理论概念;关于断裂的强度理论;关于屈服的强度理论;莫尔强度理论;强度条件与强度计算。

杆件的强度、刚度计算:强度条件与刚度条件;轴向拉压杆件的强度计算;扭转杆件的强度、刚度计算;弯曲杆件的强度、刚度计算;复杂内力时杆件的强度、刚度计算;提高构件强度、刚度的一些措施。

联接:工程中常见的联接结构;剪切实用计算;挤压实用计算;焊接缝与胶粘接缝的实用计算。

弹塑性变形与极限载荷分析:弹塑性变形与极限载荷法概念;应力 -应变关系曲线的简化;静不定桁架的极限载荷;圆轴的弹塑性扭转,残余应力;梁的弹塑性弯曲,塑性铰。

疲劳与断裂:交变应力与对其描述;疲劳概念与材料的疲劳极限;影响疲劳极限的主要因素;疲劳强度计算;变幅交变应力下构件的疲劳强度计算;疲劳裂纹扩展与构件的疲劳寿命压杆稳定:压杆稳定性概念;确定临界力的静力法,欧拉公式;超过比例极限压杆的临界力计算;关于压杆稳定性的进一步讨论;中心加载压杆稳定性设计。

三、课程负责人示范性教学设计1.教学内容设计与学时安排

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