1、材料力學課程教學大綱一、先修課程和課程性質材料力學的先修課程為高等數學、普通物理學和理論力 學。二、適用范圍及屬性適用土木類、機械類等各專業。是山基礎課向專業課過渡的必修的技術基礎 課。三、目的和任務學習本課程的目的是，培養學生對工程設計中構件的承載能力具有明確的基 本概念、必要的基礎知識，熟練的計算能力和初步的實驗分析能力。了解21世紀 新的科研成果、新技術，初步掌握現代訃算技術及試驗技術。本課程學習的任務是：1、對材料力學的基本概念和基本分析方法有明確的認識；掌握理論分析的研 究方法和科學試驗的研究方法。2、具有將機械零部件或結構構件抽象為力學模型的初步能力。3、能夠分析桿件在拉、壓、剪、

2、扭、彎時的內力。并作出相應的內力圖，計 算其應力和變形，并進行強度和剛度計算。4、對應力狀態理論與強度理論有明確的認識；并能將其應用于組合變形下桿 件的強度訃算。5、熟練掌握簡單超靜定問題的求解方法。6、對能量法的基本原理有明確的認識，熟練掌握一種計算位移的能量方法。7、會計算中心受壓桿件的臨界應力，并進行穩定性計算。8、對于常用材料的基本力學性能及其測試方法有初步認識。9、對于電測實驗應力分析的基本原理和方法有初步認識。10、初步了解“復合材料的力學行為”、“聚合物的粘彈性行為”11、初步了解“材料的非線性粘彈性行為”、“材料的屈服與塑性行為”、 “材料的斷裂行為”和“材料的疲勞行為”。四、

3、課程內容大綱第一章、緒論內容：了解材料力學的任務及研究對象，變形固體的基本假定，桿件變形的 基本形式。重點：變形固體的基本假定。第二章、軸向拉壓應力與材料的力學性能內容：了解軸向拉伸與壓縮的概念和實例。理解內力的概念；掌握內力分析 的基本方法一截面法；掌握軸力和軸力圖，直桿橫截面、斜截面的應力訃算。理解 最大剪應力，許用應力；掌握強度條件及其應用。了解低碳鋼的拉伸試驗，掌握應力一一應變圖及其特性一一比例極限，彈性 極限，屈服極限，強度極限。了解滑移線，塑性性質一一延伸率，截面收縮率；冷 作硬化，鑄鐵和其它材料的拉伸試驗。壓縮時材料的力學性能，壓縮時的應力一一 應變圖，了解安全系數的選擇與許用應

4、力。了解應力集中的概念。了解簡單超靜定 問題，考慮材料塑性時拉壓靜不定問題的極限荷載。了解剪切的概念和實例。掌握 剪切和擠壓的實用計算方法。了解結構可靠性設計概念。重點：內力概念及其計算方法。直桿橫截面上的應力。強度條件及其應用。 剪切和擠壓的實用計算。第三章、軸向拉壓變形內容：掌握軸向拉伸與壓縮時的變形計算方法；縱向變形，線應變，虎克定 律，彈性模量。了解抗拉（壓）剛度，橫向變形，泊松比和泊松效應。重點：虎克定律、應力一應變圖及其特性。第四章、扭轉內容：了解扭轉的概念和實例，薄壁園筒扭轉時的應力和應變，純剪切，切 應變。理解剪切虎克定律，剪切彈性模量，剪應力互等定理。理解功率、轉速和 外力矩

5、間的關系，扭矩和扭矩圖。熟練計算園軸扭轉時的應力和變形，極慣性矩。 了解抗扭截面模量，抗扭剛度。了解矩形截面直桿的扭轉最大剪應力訃算、變形計 算和圓軸的極限扭矩。重點：扭轉的概念。園軸扭轉時的切應力計算及其強度條件；變形計算及剛 度條件。第五章、彎曲應力內容：熟練掌握平面彎曲的概念。梁的計算簡圖。剪力、彎距及其方程。剪 力圖和彎距圖。彎矩、剪力與分布載荷集度間的關系及其應用。正確推導并熟練應用純彎曲時的正應力公式。了解彎矩與撓曲線曲率間的關 系，抗彎剛度，抗彎截面模量，非對稱截面梁平面彎曲的條件，彎曲中心的概念， 純彎曲理論的推廣。掌握梁按正應力的強度計算。掌握拉伸（壓縮）與彎曲組合時 的應力

6、及強度計算，了解梁的極限載荷、截面核心的概念。掌握矩形、工字形截面梁的剪應力，剪應力強度條件及其應用。了解提高彎 曲強度的措施。重點：平面彎曲的概念。剪力，彎距及其方程、剪力圖和彎距圖。梁按正應 力的強度計算。第六章、彎曲變形內容：理解梁的變形與位移，撓度與轉角概念。掌握梁的撓曲線及其近似微 分方程，用積分方法求梁的撓度和轉角，用疊加原理求梁的撓度和轉角，梁的剛度 校核。了解提高彎曲剛度的措施。重點：用積分方法求梁的撓度和轉角。用疊加原理求梁的撓度和轉角。第七章、應力、應變狀態分析內容：理解應力狀態、主應力和主平面的概念。掌握平面應力狀態下應力分 析的解析法和圖解法。了解三向應力園，最大剪應力

7、。掌握廣義虎克定律，了解復 合材料的應力應變關系。理解平面應力狀態下的應變分析。了解山一點處三個方向的線應變求主應 變，三個彈性常數（E、G、口）間的關系，體積應變，三向應力狀態下的彈性比 能，體積改變與形狀改變比能。重點：主應力和主平面。平面應力狀態下的應力分析一一解析法。廣義虎克 定律及其應用。平面應力狀態下的應變分析。第八章、復雜應力狀態強度問題內容：了解強度理論的概念，破壞形式的分析，脆性斷裂與塑性流動。掌握 最大拉應力理論，最大拉應變理論，最大剪應力理論，形狀改變比能理論。理解相 當應力的概念，莫爾強度理論。掌握扭轉與彎曲組合時的強度計算。重點：強度理論的概念。四種強度理論。扭轉與彎

8、曲組合時的強度計算。第九章、壓桿穩定內容：理解彈性平衡穩定性的概念，穩定平衡和不穩定平衡的概念。掌握細長壓桿臨界載荷的歐拉公式，不同桿端約束時的長度系數，壓桿柔度。理解歐拉公 式適用的范圍，超過比例極限時的壓桿的臨界應力的訃算。了解經驗公式，應力總 圖。熟練掌握壓桿穩定訃算的折減系數法或安全系數法。了解提高壓桿穩定性的措 施。重點：彈性平衡穩定性的概念。細長壓桿臨界載荷的歐拉公式。不同桿端約 束時的長度系數，柔度，壓桿的穩定計算。第十章、能量法（一）內容：虛功原理。掌握單位載荷法。圖乘法。了解功的互等定理，位移互等 定理。掌握卡氏定理的應用。重點：單位載荷法。卡氏定理。第十一章、能量法（二）內

9、容：掌握用能量概念計算桿件受沖擊時的應力和位移，動荷系數。了解提 高桿件抗沖擊能力的措施，斷裂韌度的概念。重點：用能量概念汁算桿件受沖擊時的應力和位移。第十二章、疲勞與斷裂內容：理解交變應力下材料的疲勞破壞。了解持久極限及影響持久極限的因 素。重點：交變應力下材料的疲勞破壞。附錄A、截面圖形的兒何性質內容：理解靜矩、慣性矩、慣性積、慣性半徑的慨念。掌握簡單圖形靜矩和 慣性矩的計算，平行移軸公式，轉軸公式。熟練掌握組合圖形的慣性矩和慣性積計 算。理解主形心軸和主形心慣性矩。重點：靜矩、慣性矩、慣性積、慣性半徑的概念。平行移軸公式。組合圖形 的慣性矩和慣性積計算。五、實驗項目（一）、基本實驗1、拉

10、伸與壓縮試驗低碳鋼拉伸試驗：應力一應變圖及其特征點，強度指標及塑性指標；低碳鋼 彈性模量E的測定。鑄鐵拉伸試驗。低碳鋼及鑄鐵的壓縮試驗。觀察實驗現象，分 析破壞原因。2、扭轉實驗低碳鋼、鑄鐵的扭轉實驗。破壞現象的分析。3、純彎曲正應力測定用電阻應變儀測定純彎梁橫截面上的正應力分布，并與理論分析比較，驗證 梁純彎曲公式的正確性。4、組合變形桿件主應力測定用應變花測定主應力，使用應變儀時的半橋和全橋接線；并與理論分析比 較。（二）、提高性實驗1、沖擊實驗：測定材料的沖擊韌度。2、疲勞實驗：了解材料疲勞極限的測定方法及過程。（三）、選擇性實驗1、剪切實驗：了解金屬材料的剪切強度試驗方法。2、材料橫向

11、變形系數的測定：測定材料的泊松比。了解泊松效應。3、光彈性實驗：認識光測法測定試件內應力分布規律及其大小。4、冷彎實驗：測定金屬材料的冷彎性能指標。5、動應力測定實驗：測定動載荷作用下的動力響應。六、教材及參考書：教材：單輝祖.材料力學（I）、材料力學（ID，高教出版社，第二版參考書：1、孫訓芳等.材料力學（上、下），高教出版社，第三版2、劉鴻文.材料力學（上、下），高教出版社，第三版七、說明1、大綱中所列內容只表示教學的范圍及深度，其先后次序可根據教師各自的 教學經驗作不同的安排。2、學時分配：本大綱適用于70-80學時的機械、土建等工程類專業。學時的 具體分配如下：八、學時分配表:序號教學內容學時備注1第一章：緒論12第二章：拉伸與壓縮的內力、應力、強度條件，剪切73第三章：變形計算：簡單超靜定問題的求解、溫度應力，拉、壓時的 力學性質；應力集中的概念64第四章：扭轉的概念、扭矩、剪應力及其強度條件；扭轉變形、剛度 計算；簡單的超靜定問題45附錄A：截面圖形的兒何性質26第五章：彎曲的概念；彎曲內力、內力圖；彎曲正應力及其強度計 算；彎曲切應力及其強度計算127笫六章：彎曲變形；積分法、疊加法計算變形、簡單超靜定問題、剛 度計算48第七章：應力狀態的概念；平面應力狀態的解析法、圖解法；三向應 力狀態的最大應力；平面應變狀態的應變