《工程力学Ⅱ》课程自学指导书
一、前言
1．课程的性质；
《工程力学Ⅱ》课程是机械类专业必修的一门技术基础课，本课程内容在工程技术领域有着广泛的应用。这门课程的主要特点是理论性强，紧密结合工程实际。本门课程研究物体的受力分析方法；力系的平衡条件及应用。研究构件的强度，刚度和稳定性计算，从而能对简单的工程问题进行分析和计算。为学生进一步获得力学知识，学好以后的各门专业基础课、专业课奠定必要的力学基础。
2．课程的任务与作用（含与前修和后续课程的关系）；
本课程是一门重要的技术基础课，它是一门研究物体受力、构件强度、刚度和稳定性计算的科学，它的任务是物体受力分析计算，在保证构件既安全适用又经济的前提下，为构件选择合适的材料，确定合理的的截面形状和尺寸，提供必要的计算方法和实验技术。它也为学生学习后继课程奠定基础，把它应用于工程，即可对杆类构件或零件进行强度、刚度和稳定性设计。为学生后继学习机械原理、机械设计等课程及有关的科学技术打好必要的力学基础，学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决一些简单的工程实际问题。
3．课程的主要内容、难点与重点；
课程主要内容：本课程包括理论力学和材料力学两部分。理论力学研究质点系和刚体系统机械运动（包括平衡）的基本规律，主要讲述物体的受力分析、力系简化和物体及物体系统的平衡，点和刚体的运动学分析，质点与质点系的动力学分析的研究方法。材料力学的主要任务是在满足强度、刚度、稳定性的要求下，为构件工程设计提供必要的理论基础和计算方法。使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动的基本规律及其研究方法，对杆件的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识和熟练的计算能力。
课程重点：平面力系以及空间力系中力系的简化以及平衡的计算，材料力学中包括的五大基本变形的特征及相应的计算等。
课程难点：轴向拉伸与压缩，剪切与挤压，圆轴的扭转，梁的平面弯曲以及组合变形的强度计算。
4．课程学习指导。
《工程力学Ⅱ》是一门理论性、系统很强的课程，学生应循序渐进、步步为营、扎实掌握。在学习《工程力学Ⅱ》的过程中，注意理解基本概念，掌握分析问题的思路和方法；应当根据情况进行必要的复习。学习工程力学的另一个重要环节是做习题。在学习过程中，必须要做相当数量的习题。做习题是对原理和方法的应用，通过做习题可以加深对基本概念和方法
的深入理解。做习题的过程使学生的分析能力、计算能力和综合应用能力都可以得到训练和提高，学习过程中应当充分重视做习题。
主要教学参考教材：
工程力学·静力学（第4版）北京科技大学，东北大学编高等教育出版社 2008年工程力学·材料力学（第4版）北京科技大学，东北大学编高等教育出版社 2008年工程力学（少学时）张定华主编高等教育出版社2000年
工程力学莫宵依主编机械工业出版社2010年
工程力学朱品武主编华中科技大学出版社2012年
工程力学（第2版）张秉荣主编机械工业出版社2010年
二、自学进度表
注：习题选自如下参考教材其中。
工程力学·静力学（第4版）北京科技大学，东北大学编高等教育出版社 2008年
工程力学·材料力学（第4版）北京科技大学，东北大学编高等教育出版社 2008年
工程力学（少学时）张定华主编高等教育出版社 2000年
三、各章节自学内容及指导
第1章静力学基本概念及物体的受力分析
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习要求学生了解工程力学的基本框架。了解平衡、刚体、力和力系的基本概念。理解静力学的四个基本公理。重点掌握约束和约束反立；对物体进行受力分析的方法；受力图的画法。
（二）自学内容。
静力学的基本概念与公理；常见约束类型和约束反力；判断二力构件，物体的受力分析和受力图。
（三）本章重点。
1、常见约束与约束反力；
2、物体的受力分析。
（四）本章难点。
1、判断二力构件；
2、物体的受力分析。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第2章平面汇交力系与平面力偶系
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习要求学生了解平面内各力作用线相交于一点的汇交力系；理解力多边形、合力、平衡条件、平衡方程等概念。掌握平面汇交力系的合成（简化）方法；平面汇交力系平衡条件及应用。了解平面中力矩、力偶的等概念。掌握合力矩定理，力偶的等效条件和性质；力偶合成（简化）方法；平面力偶系平衡条件及应用。
（二）自学内容
力在直角坐标轴上的投影，平面汇交力系平衡的几何条件、平面汇交力系平衡的解析条件，汇交力系的平衡方程；力偶的性质，力偶的等效条件；力偶系的合成结果；平面力偶系的平衡条件。
（三）本章重点
1、汇交力系平衡的几何、解析条件；
2、汇交力系的平衡方程；
3、力偶的性质；
4、平面力偶系的平衡条件与平衡方程。
（四）本章难点
1、正确计算力在直角坐标轴上的投影；
2、求解平面汇交力系；
3、平面力偶系的平衡条件与平衡方程。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第3章平面任意力系
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习要求学生了解力的平移定理、平面一般力系的简化方法。掌握并理解平面一般力系向一点简化后的结果。掌握平面一般力系平衡的必要与充分条件、平面一般力系的平衡方程及平面一般力系平衡方程的应用；特别是物体系统的平衡问题。
（二）自学内容
力的平移定理；平面任意力系向一点简化的结果及其分析；平面任意力系的平衡条件及平衡方程；物质系统的平衡求解；考虑有摩擦时物体的平衡问题。
（三）本章重点
1、平面任意力系向一点简化的结果；
2、平面任意力系的平衡条件及平衡方程。
（四）本章难点
物体系统的平衡求解。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第4章空间力系
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习要求学生了解空间力系的简化方法以及简化结果；掌握力在空间坐标轴上的投影，力对轴之矩力及其与对点之矩的关系；掌握空间力系的平衡条件及其应用。
（二）自学内容
空间任意力系的简化；空间任意力系的平衡条件与平衡方程；重心位置的计算公式。
（三）本章重点
1、空间任意力系向一点简化的结果；
2、空间任意力系的平衡平衡方程。
（四）本章难点
1、空间约束类型；
2、空间问题的求解；
2、物体重心的位置。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第5章材料力学概述
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习要求学生了解材料力学的任务、研究对象和基本概念。掌握截面法。
（二）自学内容
材料力学的任务，研究对象、变形固体的基本假设，杆件变形的基本形式。
（三）本章重点
1、内力的概念；
2、用截面法求杆件内力；
3、正应力和剪应力的概念；
4、小变形的概念；
5、线应变和角应变的概念；
6、变形固体的基本假设及其在材料力学问题中的应用。
（四）本章难点
1、材料力学的研究对象为变形固体，理论力学的研究对象为刚体，所以理论力学的一些基本原理引入材料力学时应慎重。
2、应力是一点的应力，应力与横截面之间的方位关系。
3、小变形概念在解决材料力学问题时的应用
（1）研究杆件受力时，可不考虑杆件的变形，根据变形前的位置建立力的平衡方程；
（2）利用小变形条件，可使杆件的变形计算得到简化；
（3）小变形的条件下将所研究的问题线性处理――在计算节点的位移时可以以切代弧，使计算简化。
4、材料力学处理问题的方法
（1）用截面法确定横截面内力的大小；
（2）各种基本变形的平面假设；
（3）计算杆件横截面上的应力和杆件的变形。
第6章轴向拉伸与压缩
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习要求学生了解材料力学的任务、基本假设、基本变形。掌握材料在拉（压）时的力学性质、拉（压）内力、应力、变形、强度计算和超静定问题。了解剪切与挤压的基本概念；掌握剪切与挤压的实用计算方法。
（二）自学内容
轴向拉压的概念与工程实例，截面法的应用，计算轴力、画杆件的轴力图。轴向拉压时横截面的应力分布规律及应力计算公式；许用应力与安全系数的确定；拉压时杆件的强度计算。
拉压变形量的计算、虎克定律的应用；低碳钢、铸铁在拉伸时的力学性质，其他塑性材料在拉压时的力学性质。
剪切面与挤压面的计算，剪切与挤压的实用计算。
（三）本章重点
1、轴力图的绘制；
2、轴向拉压时横截面上的正应力分布规律，正应力计算公式；
3、拉压时杆件的强度计算；
4、拉压变形量的计算、虎克定律的应用；
5、低碳钢、铸铁在拉伸时的力学性质。
（四）本章难点
1、横截面上正应力的分布规律；
2、强度计算的三个方面；
3、杆件变形量的计算；
4、剪切面与挤压面的计算。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第7章扭转
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习，要求学生了解扭转变形的基本概念，剪应力互等定理，掌握扭转变形横截面上剪应力的计算方法及强度条件、扭转的变形、刚度条件及静不定问题。
（二）自学内容
扭转变形的受力特点与变形特点；扭转变形的内力的计算、内力图的绘制。圆轴扭转时横截面上剪应力的分布规律及计算公式；扭转变形的强度计算；圆轴的扭转变形时的变形量。
（三）本章重点
1、圆轴扭转的受力特点及变形特点；
2、学会计算外力偶矩和扭矩、会画扭矩图；
3、圆轴扭转时横截面上剪应力的分布规律及计算公式；
4、扭转变形的强度条件；
5、扭转剪应力计算公式的适用条件；
6、纯剪切的概念；
7、圆轴扭转变形的变形量和扭转刚度条件。
（四）本章难点
1、圆轴扭转时横截面上剪应力的分布规律及计算公式；
2、杆件在扭转变形时的强度计算和刚度计算；
3、剪应力互等定理的应用。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第8章弯曲内力
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习，要求学生了解弯曲变形的基本概念，掌握剪力和弯矩的计算及剪力图和弯矩图的画法。
（二）自学内容
梁的简化、弯曲变形时横截面上的内力，内力图，微分关系快速作梁的内力图。
（三）本章重点
1、梁的受力特点和变形特点；
2、平面弯曲的概念；
3、梁的三种形式；
4、剪力和弯矩的符号规定；
5、内力方程、剪力图和弯矩图。
6、均布载荷、剪力、弯矩之间的微分关系；
7、利用微分关系快速作内力图。
（四）本章难点
1、弯曲内力的符号规定；
2、力偶对弯矩的影响；
3、利用微分关系快速作梁的内力图。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第9章弯曲应力
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习，要求学生了解构件弯曲变形，横截面上正应力、剪应力的分布规律。掌握构件弯曲变形时横截面上正应力与剪应力的计算方法及强度条件。
（二）自学内容
弯曲变形时横截面上的正应力的分布规律，弯曲正应力的计算公式，弯曲强度计算，梁的合理截面以及提高梁的弯曲强度的措施。
（三）本章重点
1、纯弯和横力弯曲的概念；
2、中性层和中性轴的概念；
3、弯曲正应力的分布规律和计算公式，以及公式的适用条件；
4、弯曲剪应力的分布规律和计算公式；
5、塑性材料、脆性材料梁的弯曲强度校核；
6、提高梁的弯曲强度的措施。
（四）本章难点
1、危险截面的确定：对于等直梁，危险面就在∣M∣max处，而对于变截面梁，要分别计算∣M∣max处和截面最弱处的应力，这些截面都可能是危险面；
对于抗拉压强度不等的脆性材料其危险面可能发生在∣M∣＋max或∣M∣－max处或截面最弱处；
2、塑性材料、脆性材料的强度校核。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
第10章弯曲变形
（一）学习目的与要求。
通过本章的学习，要求学生了解弯曲变形，横截面的挠度、转角及挠曲线等基本概念。掌握积分法，叠加法计算梁的变形，梁的刚度校核，简单超静定梁计算。
（二）自学内容
弯曲变形的物理量，挠曲线近似微分方程，边界条件与连续性条件；积分法、叠加法求梁的变形；梁的刚度条件。
（三）本章重点
1、挠曲线近似微分方程
2、挠曲线上任意一点的曲率与弯矩之间的关系：1/ρ=M(x)/EI以及适用条件；
3、各种梁的边界条件和连续性条件；
4、积分法求梁的变形；
5、叠加法求梁的变形；
6、梁的刚度条件。
（四）本章难点
1、求梁的变形；
2、积分法求梁的变形中积分常数的确定；
3、叠加法求梁的变形时要注意考虑其他段上的载荷、变形对本段的影响。
（五）综合练习。
参考教材中习题。
绪 论 一、工程力学的研究对象 建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构。结构是由若干构件按一定方式组合而成的。组成结构的各单独部分称为构件。例如：支承渡槽槽身的排架是由立柱和横梁组成的刚架结构，如图1－1a 所示；单层厂房结构由屋顶、楼板和吊车梁、柱等构件组成，如图1－1b 所示。结构受荷载作用时，如不考虑建筑材料的变形，其几何形状和位置不会发生改变。 结构按其几何特征分为三种类型： （1）杆系结构：由杆件组成的结构。杆件的几何特征是其长度远远大于横截面的宽度和高度。 （2）薄壁结构：由薄板或薄壳组成。薄板或薄壳的几何特征是其厚度远远小于另两个方向的尺寸。 （3）实体结构：由块体构成。其几何特征是三个方向的尺寸基本为同一数量级。 （a ） （b ） 图0-1
工程力学的研究对象主要是杆系结构。 二、工程力学的研究内容和任务 工程力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及在荷载的作用下结构和构件的强度、刚度和稳定性问题。研究平面杆系结构的计算原理和方法，为结构设计合理的形式，其目的是保证结构按设计要求正常工作，并充分发挥材料的性能，使设计的结构既安全可靠又经济合理。 进行结构设计时，要求在受力分析基础上，进行结构的几何组成分析，使各构件按一定的规律组成结构，以确保在荷载的作用下结构几何形状不发生发变。 结构正常工作必须满足强度、刚度和稳定性的要求。 强度是指抵抗破坏的能力。满足强度要求就是要求结构的构件在正常工作时不发生破坏。 刚度是指抵抗变形的能力。满足刚度要求就是要求结构的构件在正常工作时产生的变形不超过允许范围。 稳定性是指结构或构件保持原有的平衡状态的能力。满足稳定性要求就是要求结构的构件在正常工作时不突然改变原有平衡状态，以免因变形过大而破坏。 按教学要求，工程力学主要研究以下几个部分的内容。 （1）静力学基础。这是工程力学的重要基础理论。包括物体的受力分析、力系的简化与平衡等刚体静力学基础理论。 （2）杆件的承载能力计算。这部分是计算结构承载能力计算的实质。包括基本变形杆件的内力分析和强度、刚度计算，压杆稳定和组合变形杆件的强度、刚度计算。 （3）静定结构的内力计算。这部分是静定结构承载能力计算和超静定结构计算的基础。包括研究结构的组成规律、静定结构的内力分析和位移计算等。 （4）超静定结构的内力分析。是超静定结构的强度和刚度问题的基础。包括力法、位移法、力矩分配法和矩阵位移法等求解超静定结构内力的基本方法。 三、刚体、变形固体及其基本假设 工程力学中将物体抽象化为两种计算模型：刚体和理想变形固体。 刚体是在外力作用下形状和尺寸都不改变的物体。实际上，任何物体受力的作用后都发生一定的变形，但在一些力学问题中，物体变形这一因素与所研究的问题无关或对其影响甚微，这时可将物体视为刚体，从而使研究的问题得到简化。 理想变形固体是对实际变形固体的材料理想化，作出以下假设： （1）连续性假设。认为物体的材料结构是密实的，物体内材料是无空隙的连续分布。 （2）均匀性假设。认为材料的力学性质是均匀的，从物体上任取或大或小一部分，材料的力学性质均相同。 （3）向同性假设。认为材料的力学性质是各向同性的，材料沿不同方向具有相同的力学性质，而各方向力学性质不同的材料称为各向异性材料。本教材中仅研究各向同性材料。 按照上述假设理想化的一般变形固体称为理想变形固体。刚体和变形固体都是工程力学中必不可少的理想化的力学模型。 变形固体受荷载作用时将产生变形。当荷载撤去后，可完全消失的变形称为弹性变形；不能恢复的变形称为塑性变形或残余变形。在多数工程问题中，要求构件只发生弹性变形。工程中，大多数构件在荷载的作用下产生的变形量若与其原始尺寸相比很微小，称为小变形。小变形构件的计算，可采取变形前的原始尺寸并可略去某些高阶无穷小量，可大大简化计算。 综上所述，工程力学把所研究的结构和构件看作是连续、均匀、各向同性的理想变形固体，在弹性范围内和小变形情况下研究其承载能力。
《工程力学Ⅱ》课程自学指导书 一、前言 1．课程的性质； 《工程力学Ⅱ》课程是机械类专业必修的一门技术基础课，本课程内容在工程技术领域有着广泛的应用。这门课程的主要特点是理论性强，紧密结合工程实际。本门课程研究物体的受力分析方法；力系的平衡条件及应用。研究构件的强度，刚度和稳定性计算，从而能对简单的工程问题进行分析和计算。为学生进一步获得力学知识，学好以后的各门专业基础课、专业课奠定必要的力学基础。 2．课程的任务与作用（含与前修和后续课程的关系）； 本课程是一门重要的技术基础课，它是一门研究物体受力、构件强度、刚度和稳定性计算的科学，它的任务是物体受力分析计算，在保证构件既安全适用又经济的前提下，为构件选择合适的材料，确定合理的的截面形状和尺寸，提供必要的计算方法和实验技术。它也为学生学习后继课程奠定基础，把它应用于工程，即可对杆类构件或零件进行强度、刚度和稳定性设计。为学生后继学习机械原理、机械设计等课程及有关的科学技术打好必要的力学基础，学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决一些简单的工程实际问题。 3．课程的主要内容、难点与重点； 课程主要内容：本课程包括理论力学和材料力学两部分。理论力学研究质点系和刚体系统机械运动（包括平衡）的基本规律，主要讲述物体的受力分析、力系简化和物体及物体系统的平衡，点和刚体的运动学分析，质点与质点系的动力学分析的研究方法。材料力学的主要任务是在满足强度、刚度、稳定性的要求下，为构件工程设计提供必要的理论基础和计算方法。使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动的基本规律及其研究方法，对杆件的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识和熟练的计算能力。 课程重点：平面力系以及空间力系中力系的简化以及平衡的计算，材料力学中包括的五大基本变形的特征及相应的计算等。 课程难点：轴向拉伸与压缩，剪切与挤压，圆轴的扭转，梁的平面弯曲以及组合变形的强度计算。 4．课程学习指导。 《工程力学Ⅱ》是一门理论性、系统很强的课程，学生应循序渐进、步步为营、扎实掌握。在学习《工程力学Ⅱ》的过程中，注意理解基本概念，掌握分析问题的思路和方法；应当根据情况进行必要的复习。学习工程力学的另一个重要环节是做习题。在学习过程中，必须要做相当数量的习题。做习题是对原理和方法的应用，通过做习题可以加深对基本概念和方法
授课教案
教学过程设计应该是软硬件搭配，尤其对于这门力学相对来说比较理论的课程。 教学过程中应该有一些图片的插入，一些受力分析的flash动画的插入，或者一些视频。 还可以结合职业技能大赛的作品等。 学习这门课程学生所处的阶段是什么？在掌握了哪些知识之后？ 学生上课前应该做足了充足的准备，教学过程应该是互动和开放的，理论性的让学生自主学习，老师应该通过具体的互动让学生对理论有更加深刻的理解和认识。 所以主编老师在写这个教学过程设计的时候实际上是一种颠覆的行为，请您仔细考虑下。 授课内容
授课内容
授 课 内 容 推论2：三力平衡汇交定理：刚体受同一平面内互不平行的三个力作用而平衡时，则此三力的作用线必汇交于一点，此推论为三力平衡汇交定理。由于三力是平衡的，所以三个力矢按首位连接的顺序构成一个封闭三角形，或力的三角形封闭。 刚体只受同一平面内三个力作用而平衡，则称为三力构件。若三个力中已知两个力的交点和第三个力的作用点，则可判断出第三个力作用线的方位。 公理4：作用与反作用定律：两个物体间相互作用力，总是同时存在，它们的大小相等，指向相反，并沿同一直线分别作用在这两个物体上。 物体间的作用力与反作用力总是同时出现，同时消失。可见，自然界中的力总是成对地存在，而且同时分别作用在相互作用的两个物体上。这个公理概括了任何两物体间的相互作用的关系，不论对刚体或变形体，不管物体是静止的还是运动的都适用。应该注意，作用力与反作用力虽然等值、反向、共线，但它们不能平衡，因为二者分别作用在两个物体上，不可与二力平衡公理混淆起来。 公理5：刚化公理：变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将其刚化为刚体，其平衡状态保持不变。此公理提供了将变形体看作刚体的条件——平衡。 由此可见，刚体的平衡条件是变形体平衡的的必要条件，而非充分条件。在刚体静力学的基础上，考虑变形体的特性，可进一步研究变形体的平衡问题。
实验一 金属材料的拉伸实验 一、试验目的 1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度s u σ（eH R ），下屈服强度sL σ（eL R ）和抗拉强度b σ（m R ）。 2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率δ（A ）和断面收缩率ψ（Z ）。 3．测定灰铸铁（HT200）的强度性能指标：抗拉强度b σ（m R ）。 4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。 5. 学习试验机的使用方法。 二、设备和仪器 1．WES-600S 型电液式万能试验机。 2．Q235钢和HT200铸铁试样，游标卡尺，钢直尺，划线笔。 三、试样 国标GB/T228-2002采用直径d 0=10mm （名义尺寸）的圆形截面长比例试样。 四、实验原理 1）低碳钢（Q235 钢）的拉伸实验 将试样安装在试验机的上下夹头中，连接试验机和计算机的数据线，启动试验机对试样加载，计算机自动绘制出载荷位移曲线。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程。 屈服阶段反映在F l -?曲线图上为一水平波动线。上屈服力su F 是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力sL F 是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力b F 是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算： 上屈服强度s u σ（eH R ） ：su sU 0 F A σ= （1-1） 图1-1 试样 图1-2 低碳钢的拉伸曲线
下屈服强度sL σ（eL R ）： sL sL 0 F A σ= （1-2） 抗拉强度b σ（m R ）： b b 0 F A σ= （1-3） 测量断后的标距部分长度u l 和颈缩处最小直径d u ，按以下两式计算其主要塑性指标： 断后伸长率δ（A ）： 100%u l l l δ-= ? （1-4） 式中0l 为试样原始标距长度，l 为试样断后的标距部分长度。 断面收缩率ψ（Z ）： 00 100%u A A A ψ-= ? （1-5） 式中0A 和u A 分别是原始横截面积和断后最小横截面积。 移位法（亦称为补偿法）测定断后的标距部分长度u l 。 在长段上从断口O 点起取长度基本上等于短段格数的一段得B 点，再由B 点起取等于长段所余格数（偶数）之半得C 点（见图1-3a ）；或取所余格数（奇数）减1与加1之半得C 与C 1点（见图1-3b ）；移位后的L 1分别为：AO +OB +2BC 或者AO +OB +BC +BC 1 。 2）铸铁的拉伸实验 铸铁拉伸时没有屈服阶段，断口为平端口，只能测得其抗拉强度。据试样所能承受的最大力值F b ，计算铸铁抗拉强度b σ（m R ）： b b 0 F A σ= （1-6） 五、实验步骤 图1-4铸铁拉伸 (a) (b) 图1-3 移位法测定断后标距
第一章绪论 §1.1 工程力学实验的内容 实验是进行科学研究的重要方法，科学史上许多重大发明是依靠科学实验而得到的，许多新理论的建立也要靠实验来验证。例如材料力学中应力应变的线性关系就是虎克于1668年到1678年间作了一系列的弹簧实验之后建立起来的。不仅如此，实验对材料力学有着更重要的一面。因为材料力学的理论是建立在将真实材料理想化，实际构件典型化，公式推导假设化基础之上的，它的结论是否正确以及能否在工程中应用，都只有通过实验验证才能断定。在解决工程设计的强度，刚度等问题时，首先要知道材料的力学性能和表达力学性能的材料常数。这些常数只有靠材料试验测试才能得到。有时实际工程中构件的几何形状和载荷都十分复杂，构件中的应力单纯靠计算难以得到正确的数据，这种情况下必须借助于实验应力分析的手段才能解决。因此，材料力学实验是学习材料力学课程不可缺少的重要环节。材料力学实验包括以下三个方面的内容： 1.测定材料的力学性能材料的力学性能是指在力或能的作用下，材料在变形、强 度等方面表现出的一些特性，如弹性极限、屈服极限（屈服强度）、强度极限、弹性模量、疲劳极限、冲击韧性等。这些强度指标或参数都是构件强度、刚度和稳定性计算的依据，而它们一般要通过实验来测定。此外，材料的力学性能测定又是检验材质、评定材料热处理工艺、焊接工艺的重要手段。随着材料科学的发展，各种新型合金材料、合成材料不断涌现，力学性能的测定，是研究每一中新型材料的重要任务。 2.验证理论公式的正确性材料力学的一些理论是以某些假设为基础的，例如杆件 的弯曲理论就以平面假设为基础。用实验验证这些理论的正确性和适用范围，有助于加深对理论的认识和理解。至于新建立的理论和公式，用实验来验证更是必不可少的。实验是验证、修正和发展理论的必要手段。 3.实验应力分析某些情况下，例如因构件几何形状不规则，受力复杂或精确的边 界条件难以确定等，应力分析计算难于获得准确结果。这时，用诸如电测、光弹性等实验应力分析方法直接测定构件的应力，便成为有效的方法。对经过较大简化后得出的理论计算或数值计算，其结果的可靠性更有赖于实验应力分析的验证。§1.2 材料力学试验的标准、方法和要求 材料的强度指标如屈服极限、强度极限、持久极限等，虽是材料的固有属性，但往往与试样的形状、尺寸、表面加工精度、加载速度、周围环境（温度、介质）等有关。为使实验结果能相互比较，国家标准对试样的取材、形状、尺寸、加工精度、试验手段和方法以及数据处理都作了统一规定。
工程力学教案 【课程名称】：工程力学 【课程代码】：MECH101 【开课学期】：大一下学期 【教学目标】： 1. 了解和掌握工程力学的基本概念和理论； 2. 熟悉和掌握静力学和动力学的基本原理和计算方法； 3. 培养学生的创新思维和解决工程问题的能力； 4. 培养学生的合作精神和团队合作能力。 【教学内容】： 一、静力学 1. 重力和质点的平衡 2. 刚体及其平衡 3. 力的分解和合成 4. 平面力系的平衡 5. 三角形力系平衡 6. 杆件受力分析 7. 静摩擦和动摩擦 二、动力学 1. 直线运动的基本概念和公式 2. 动量和动量守恒 3. 动能和动能守恒
4. 力和加速度的关系 5. 动力学原理和方程 三、实践应用 1. 工程力学在工程实践中的应用 2. 计算机辅助设计和分析 3. 工程实践案例分析 【教学方法】： 1. 理论讲授：通过教师讲授相关理论知识，引导学生理解和掌握概念和原理。 2. 课堂讨论：通过提出问题和讨论，激发学生思考和解决问题的能力。 3. 实验实践：通过工程实践和实验，让学生亲自动手操作，加深对理论知识的理解和应用。 4. 小组合作：组织学生进行小组合作学习，提高团队合作和交流能力。 【教学评价】： 1. 期中考试：对学生对工程力学理论知识的掌握和应用能力进行考查。 2. 实验报告：对学生在实验实践中的操作能力和数据分析能力进行评价。 3. 课堂表现：对学生在课堂上的主动参与和讨论能力进行评价。 4. 课程设计：通过小组合作设计和完成课程作业，对学生的团队合作和创新能力进行评价。
【教学参考书目】： 1. 《工程力学》（第五版），作者：刘韬，机械工业出版社 2. 《工程力学导论》（第四版），作者：罗豫章，高等教育出版社 3. 《工程力学实验指导书》，作者：张先锋，机械工业出版社 【教学进度安排】： 第1-2周：静力学基本概念和力的平衡 第3-4周：刚体平衡和力的分解和合成 第5-6周：平面力系和三角形力系平衡 第7-8周：杆件受力分析和摩擦力 第9-10周：直线运动和力和加速度关系 第11-12周：动量和动量守恒 第13-14周：动能和动能守恒 第15-16周：实践应用和案例分析 第17周：期末考试和课程总结
工程力学教学大纲 工程力学教学大纲 一、引言 工程力学是一门应用力学原理来解决工程问题的学科。它是工程领域中的基础学科，对于工程师来说至关重要。本文将探讨工程力学的教学大纲，包括课程目标、内容安排和教学方法等。 二、课程目标 1. 培养学生的力学思维能力：工程力学是一门理论与实践相结合的学科，学生需要具备分析和解决实际工程问题的能力。通过学习工程力学，学生能够培养出扎实的力学基础，以及运用力学原理解决工程问题的能力。 2. 培养学生的团队合作能力：工程力学的学习过程中，学生需要进行实验和工程项目的设计。这要求学生具备团队合作的能力，能够与他人有效地合作，共同完成任务。 3. 培养学生的创新能力：工程力学的应用领域广泛，学生需要具备创新思维，能够提出新的解决方案和设计理念，为工程领域的发展做出贡献。 三、课程内容安排 1. 静力学：包括力的合成与分解、力的平衡、静力矩、力的传递等内容。学生通过学习静力学可以了解力的基本概念和作用原理，为后续学习提供基础。 2. 动力学：包括质点的运动学和动力学、刚体的运动学和动力学等内容。学生通过学习动力学可以了解物体的运动规律，为后续学习提供基础。 3. 应力与应变：包括应力的概念、应力分布、应变的概念、应变分布等内容。学生通过学习应力与应变可以了解物体受力后的变形情况，为后续学习提供基
础。 4. 弹性力学：包括弹性体的应力分析、弹性体的应变分析等内容。学生通过学 习弹性力学可以了解材料的弹性特性，为工程设计提供依据。 5. 稳定性分析：包括结构的稳定性分析、杆件的稳定性分析等内容。学生通过 学习稳定性分析可以了解结构的稳定性问题，为工程设计提供依据。 四、教学方法 1. 理论授课：通过讲授理论知识，向学生介绍工程力学的基本概念和原理。教 师可以通过案例分析和实例讲解，帮助学生理解和应用所学知识。 2. 实验教学：通过实验，让学生亲自进行力学实验和工程项目设计，培养学生 的实践能力和团队合作能力。教师可以引导学生进行实验分析和结果解读，加 深他们对理论知识的理解。 3. 课堂讨论：引导学生参与课堂讨论，让学生分享自己的观点和解决问题的思路。通过互动交流，激发学生的思维，提高他们的分析和解决问题的能力。 4. 课程设计：布置课程设计任务，让学生独立或小组完成工程项目的设计。通 过实践，培养学生的创新能力和实际操作能力。 五、总结 工程力学是一门重要的学科，对于工程师来说至关重要。通过制定合理的教学 大纲，学生可以系统地学习工程力学的基本原理和应用方法。通过理论教学、 实验教学、课堂讨论和课程设计等多种教学方法的结合，可以培养学生的力学 思维能力、团队合作能力和创新能力，为他们未来的工程实践奠定坚实的基础。
课程代码：210305 课程名称：工程力学/Engineering Mechanics 学时/学分：96 / 6 先修课程：《高等数学》、《线数》 适用专业：机械设备及自动化、材料成型及控制工程、汽车应用技术、金属材料工程 开课院系：基础教学学院工程力学教学部 开课院系：基础教学学院工程力学教学部 教材：《工程力学教程》西南交大应用力学与工程系编 2004 年 7 月 参考教材：《理论力学》第六版哈尔滨工业大学理力教研室高教社 2002 年 8 月教材： 主要参考书：《材料力学》单辉祖高等教育出版社 2004 年 4 月第二版 《材料力学》刘鸿文高等教育出版社 2004 年第四版 一、课程的性质和任务 《工程力学》包括理论力学和材料力学这两门课的主要部分内容，是机电、材料、汽车等工科大学一门重要的技术基础课。它的任务是使学生在学习高等数学、工程制图等课程的基础上，培养学生对简单工程对象正确建立力学模型的能力，对这些力学模型进行静力学，运动学，动力学(包括瞬时与过程)分析和计算的能力；同时对构件的强度、刚度以及稳定性等问题有明确的基本概念和基本计算能力。能利用工程力学的基本概念判断分析结果正确与否的能力。并为后续课程学习、以及从事工程技术工作打下坚实的力学基础。 二、教学内容和基本要求 理论力学内容部分和基本要求： (一)静力学： 力的概念；约束及约束力；物体的受力分析；各种力系的简化与平衡；摩擦和物体的重心。(二)运动学： 描述点的运动方程、在其基础上求点速度和加速度；刚体的平动与定轴转动方程的建立、如何求其速度和加速度；重点讲授点的复合运动和刚体的平面运动。 (三)动力学： 质点运动微分方程，动力学普遍定理应用，惯性力的概念及达朗伯原理。 学完理论力学后，应完整地理解基本内容，掌握基本概念、基本理论和基本方法，并达到下列要求： 1、具有从简单实际问题中提出理论力学问题的初步能力。 2、能选取分离体并正确画出受力图。 3、平面力系和空间力系的简化；能熟练运用平面力系的平衡方程求解简单物系的平衡问题 (包括考虑有摩擦力的情况)。 4、能正确地运用分解和合成的方法分析点的运动。能熟练运用点的速度合成定理。熟练地计 算刚体作平面运动时角速度和刚体上点的速度。 5、能正确运用动力学普遍定理求解简单的动力学问题。 6、能熟练地运用达朗伯原理求解简单的动反力问题。
《工程力学》教学大纲 课程名称：工程力学 学时：64学时 适用专业：机械制造及自动化、机电一体化、数控技术 一、课程的性质与任务 《工程力学》课程是机电专业的专业基础课，是为机电专业和其它有关非机类专业开设的一门基础学科课。《工程力学》课程是一门理论性较强的学科基础课，它在普通物理力学的基础上，全面、系统地阐述了静力学、材料力学、运动学的基本概念和基本规律。它是各门后续课程的基础，是在机械、土建以及其它许多工程技术领域有着广泛应用的专业基础课。 二、教学基本要求： 使学生能熟练的对简单结构进行静力分析。对构件的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识。一定的分析和计算能力以及初步的解决工程实际问题能力。 三、课程内容 （一）第1章绪论 重点：1、机械工程中的力学问题； 2、工程力学的研究对象及模型； 难点：工程力学的研究对象及模型 教学要求：要求学生了解力机械工程中的力学问题，掌握工程力学的研究对象及
模型。 （二）第2章静力学的基本概念和受力分析 第一节静力学的基本概念。 第二节静力学公理 第三节力的投影 第四节力对点之矩 第五节力偶 第六节约束与约束力 第七节物体的受力分析 重点：1、静力学的基本概念 2、静力学公理 3、力的投影 4、力对点之矩 5、力偶 6、约束和约束反力； 7、受力图的画法； 难点：力偶、约束和约束反力、受力图的画法。 教学要求：要求学生了解力的作用，掌握静力学基本概念、静力学公理；掌握力的投影、力对点之矩、力偶；掌握约束和约束反力的概念；掌握物体的受力分析和受力图的画法。 （三）第3章平面力系 第一节平面汇交力系合成与平衡的解析法
《工程力学》课程教学大纲 课程英文名称：Engineering Mechanics 课程编号：1002590 学分： 4.0 学时：64 一、课程教学对象 本课程教学对象为机电学院机械工程及自动化、机电一体化、轨道交通专业的本科学生。 二、课程性质及教学目的 工程力学是五邑大学机电学院机械工程及自动化、机电一体化、轨道交通专业的一门重要专业基础课。通过本课程的学习，使学生系统地掌握工程结构中构件及简单结构设计的计算要求，为学习有关专业课程打下基础。本课程的任务是：正确理解力学的基本概念和基本定律；具有对工程实际问题的简化能力；掌握物体的受力分析、平衡条件以及平衡方程的应用；使学生掌握刚体运动学和动力学基本理论和基本方法，培养学生的运动学分析能力和动力学计算能力。 三、对先修知识的要求 学生在学习本课之前，应先修课程：高等数学、大学物理。 四、课程的主要内容、基本要求和学时分配建议（总学时数: 64）
五、建议使用教材及参考书 1．教材： 张秉荣. 工程力学（第四版）. 北京：机械工业出版社，2011. 2．主要参考文献 [1] 重庆大学. 建筑力学第一分册，理论力学[M]. 北京：高等教育出版社2006.6 [2] 干光瑜等. 建筑力学第二分册，材料力学（第4版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.6 [3] 哈尔滨工业大学. 理论力学（第六版）[M]. 高等教育出版社，2002.8 [4]西北工业大学理论力学教研室，《理论力学》（第7版）[M]. 北京：高等教育出版社，2010 [5] 孙训方等. 材料力学（第四版）[M]. 高等教育出版社，2002.8
工程力学 Engineering Mechanics 一、课程基本信息 学时：56 学分：3.5 考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30％） 中文简介：工程力学是一门重要的技术基础课，它包括理论力学和材料力学。它是各门力学课程的基础，并在许多工程技术领域中有着广泛的应用。理论力学的任务是使学生掌握质点、质点系和刚体机械运动（包括平衡）的基本规律和研究方法。使学生初步学会应用理论力学的理论和分析方法、解决一些简单的工程实际问题：通过材料力学的学习，要求学生掌握构件的强度、刚度及稳定性的计算方法，掌握材料力学的基本概念及理论，为学生学习相关后继课程打下必要的基础，通过对本门课程的学习，培养学生的辩证唯物主义世界观及独立分析、解决问题的能力。 二、教学目的与要求 （一）教学目的 工程力学课程是一门用以培养学生在工程设计中有关力学方面设计计算能力的学科基础必修课。 本课程主要研究工程结构中构件的受力分析、承载能力问题。通过工程力学的学习，能够对物体进行受力分析，并进行力系的简化与平衡和对构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分析能力和初步的实践能力。其主要任务是培养学生：
1.树立正确的设计思想，理论联系实际，解决好经济与安全的矛盾，具备创新精神； 2.全面系统地了解构件的受力、变形和破坏的规律； 3.掌握有关构件设计计算的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程中的应用； 4.能将一般构件抽象成力学简图，进行外力分析、内力分析、应力分析、应变分析； 5.掌握材料的力学性能的原理和方法，具有进行实验研究的初步能力； 6.在满足强度、刚度、稳定性的前提下，以最经济的代价，为构件选择合适的形状，设计； 合理的截面形状和尺寸，为设计提供计算依据； 7.了解工程力学的新理论，新方法及发展趋向； （二）教学要求 1.对工程力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识。 2.能对工程结构进行受力分析并熟练应用平衡方程求解约束反力。 3.能熟练地做出杆件在基本变形下的内力图，进行应力和位移、强度和刚度计算。 4.掌握应力状态理论，掌握组合变形下杆件的强度计算。 5.了解简单静不定问题的求解方法。 6.了解压杆的稳定性概念，会计算轴向受压杆的临界力与临界应力。 7.了解低碳钢和灰口铁的基本力学性能及其测试方法。 三、教学方法与手段
《工程力学》教学大纲 《工程力学》课程教学大纲 课程名称：工程力学 英文名称：Engineering Mechanics 课程性质：工程基础类 考核方式：测试+作业+考试开课学期：第2学期适用专业：智能制造专业 先修课程：高等数学，普通物理 后续课程：毕业设计 课程代码：IMEE1051
学分/学时：2.5学分/45学时选用教材：兰向军、朱晓东、冯志华编著，工力学（第2版），苏州大学出版社2016年1月，ISBN 978-7-5672-1558-0 一、课程性质和教学目标 课程性质：工程力学基础是一门理论性较强的技术基础课，其任务是为工程结构的计算提供适当的方法。人们通过对实际现象简化并理想化的过程，建立力学模型，并应用数学工具进行演绎，推出结论。然后依靠实验或试验与实际系统进行比较。本课程包括刚体静力学以及材料力学，研究物体受力分析、平衡条件、杆件的基本变形以及简单构件的强度和刚度计算。 教学目标： 教学目标1:掌握常见工程材料的基本力学性能，以及在载荷作用下的平衡和变形规律，熟练应用相关公式计算平衡、强度和刚度。
教学目标2：掌握刚体静力学的基本理论，摩擦理论，固体力学的三个基本假设以及材料力学的平面假设，胡克定律，强度条件，扭转和弯曲理论，深刻理解力学模型在解决工程问题中的作用。 教学目标3：掌握工程力学的基本概念、基本理论和基本方法，能理论联系实际。正确理解技术与社会的关系，学会对简单工程问题的提炼与表述,恰当利用文献检索以及测量数据，寻找合理的技术解决方案。 教学目标与毕业要求的对应性； 毕业要求指标点课程目标对应关系说明 毕业要求1 工程知识 1-1掌握专业所需的数理知识，能用于 专业问题的理解、建模、分析与求解 掌握常见工程材料的力学基本性质，以及 教学目标1在载荷下的平衡与变形规律，熟练应用有 关公式进行平的计算。
工程力学实验指导书力学与机械学研究所编 天津理工大学机械工程学院 2005.7
学生实验守则 1．学生应按照课程教学计划，准时上实验课，不得迟到早退。 2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。 3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。 4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，节约使用材料，服从实验教师指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。 5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。 6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。 7．实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。 8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。 9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。 10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按章程预以赔偿。
目录 引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(4)实验一金属拉伸实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(5)实验二金属压缩实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(8)实验三金属（园轴）扭转试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(17)
工程力学实验指导书（建环、给排水、包装工程） 2016年9月
目录 实验一金属材料的拉伸实验 (2) 实验二金属材料的压缩实验 (5) 实验三弯曲正应力电测实验 (8)
实验一金属材料的拉伸实验 一、实验目的和要求 1、观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的力与变形的关系。 2、测定低碳钢拉伸时的屈服极限 a ；强度极限二b，伸长率、：和截面收缩率0 3、测定铸铁的强度极限；「b。 4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的力学性质。 5、了解CMT微机控制电子万能实验机的构造原理和使用方法。 二、实验装置和原理 实验仪器设备： CMT微机控制电子万能实验机、游标卡尺、拉伸试件。 试件制备： 实验采用的圆截面短比例试件按国家标准（GB/T 228-2002）制成，如图1-1所示。这 样可以避免因试件尺寸和形状的影响而产生的差异，便于各种材料的力学性能相互比较。图中：d o为试件直径，L o为试件的标距，并且短比例试件要求L o=5d。。 图1-1 实验原理： 试件夹持在夹具上，点击试件保护键，消除夹持力，调节拉力作用线，使之能通过试件 轴线，实现试件两端的轴向拉伸。 试件在开始拉伸之前，设置好保护限位圈，微机控制系统首先进入POWERTEST3界面。 试件在拉伸过程中，POWERTEST3软件自动描绘出一条力与变形的关系曲线如图 1 —2,低碳钢在拉伸到屈服强度时，取下引伸计，试件继续拉伸，直至试件被拉断。 低碳钢试件的拉伸曲线（图1 —2a）分为四个阶段一弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段。 铸铁试件的拉伸曲线（图1—2b）比较简单，既没有明显的直线段，也没有屈服阶段，变形很小时试件就突然断裂，断口与横截面重合，断口形貌粗糙。抗拉强度b b较低，无明显 塑性变形。与电子万能实验机联机的微型电子计算机自动给出低碳钢试件的屈服载荷Fs。、最大载荷Fb和铸铁试件的最大载荷Fb。
工程力学Ⅱ实验指导书 谢志芬编 桂林电子科技大学 机电工程学院力学室 2006年3月
§2-3碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验（实验一） 一、目的 1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限σS ，强度极限σb ，延伸率δ和断面收缩率Ψ，测 定铸铁拉伸时的强度极限σb 。 2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装 置绘制拉伸图（P-ΔL 曲线）。 3、测定压缩时低碳钢的屈服极限σS 。和铸铁的强度极限σb 。 4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。 5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法 6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法。 二、设备 微机控制电子万能材料试验机、液压式万能材料试验机、游标卡尺。 三、拉伸试祥 1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的 影响，对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定，如图2-3所示： 图2-3 用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L 0）与试件直径d 。必零满足L 0／d 0=10或5， 其延伸率分别记做和δ10和δ5 2、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免 压弯，一般规定试件高度h 直径d 的比值在下列范围之内： 1≤d h ≤3 为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直， 为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应进行磨削加工，使其光滑。
四、实验原理 图2-4为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L 曲线图，拉 伸变形ΔL 是整个试件的伸长，并且包括机器本身的弹 性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的曲线图最 初一段是曲线，流动阶段上限B ‘ 受变形速度和试件形式 影响，下屈服点B 则比较稳定，工程上均以B 点对应的 载荷作为材料屈服时的载荷P S ，以试样的初始横截面积A0除PS ，即得屈服极限： 图2-4 A Ps S =σ （2.1） 屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值P b ，时，试 样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在P b 不动，主 动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积A 。除P b 得强度极限为 A P b b =σ （2.2） 延伸率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L 0拉断后将两段试样紧密地对接 在一起，量出拉断后的标距长为L 1延伸率应为 %1000 01⨯-=l l l δ （2.3） 断口附近塑性变形最大，所以L 1的量取与断口的部位有关，如断口发生于L ο的两端或 在L ο之外，则试验无效，应重做，若断口距L 。的一端的距离不在标距长度的中央3 1区域内，要采用断口移中的办法；以度量试件位断后的标距，设两标点CC 1之间共有10格，断 口靠近左段，如图2-5，从临近断口的第一刻线d 起，向右取10／2＝5格，记作a ，这就相 当于把断口摆在标距中央，再看a 点到C 1点有多少格，就由a 点向左取相同的格数，记作b ， 令L ˊ表示C 至b 的长度，L ’表示b 至a 的长度，则L ′＋2L ‘ ′的长度中包含的格数等于 标距长度内的格数10，即L ′＋2L ‘′=L 1。
《工程力学》自学指导书 一、课程学时及适用专业 总学时：68 面授学时：32 自学学时：36 适用专业：机电一体化技术专业专科（函授专科） 二、课程性质 《工程力学》是机械类专业的一门技术基础课，是其它后续专业课的基础。通过本课程的学习要求学生对构件的平衡、强度、刚度、稳定性具有明确的概念。掌握研究构件的平衡，强度、刚度和稳定性的分析方法和计算方法，从而能对简单的工程问题进行分析和计算。为学生进一步获得力学知识，学好以后的各门专业基础课、专业课奠定必要的力学基础。 三、本课程的地位和作用 《工程力学》是研究物体的受力分析、力系的平衡条件，以及构件的强度、刚度、稳定性的一门技术基础课程，是高等学校机械类专业的一门重要的基础课程。作为技术基础课程，它具有基础性和实用性。 通过《工程力学》的整个教学过程，加强学生对力学基本概念、基本理论的理解和掌握，不断提高学生的分析问题和解决问题的能力。加强对学生的自学能力、创新能力的培养。 四、学习目的与要求 通过本课程的学习，应掌握工程中常见的约束类型及其约束反力。熟练对物体的受力进行分析，并且能够运用各种力系的平衡条件对物体的受力进行求解。 了解杆件的基本变形，掌握用截面法计算内力的方法。掌握基本变形下横截面上应力的分布规律和计算公式。掌握基本变形下杆件的变形量和计算公式。掌握杆件的强度、刚度计算的一般方法。 熟练提取组合变形下危险点处的应力状态，并且能够应用叠加法对构件的组合变形进行强度分析。掌握常用的四个强度理论。 了解压杆稳定的概念，掌握欧拉公式的适用范围，掌握压杆稳定的校核方法。 为学好工程力学这门课，学习时应注意以下几点： （一）要抓主要矛盾，力学有强度、刚度两条主线贯穿课程的始终，在学习中要擅长提
工程力学实验指导书 仲恺农业工程学院机电工程系 2021.1
前言 材料力学是研究工程材料力学性能和构件强度、刚度和稳定性计算理论的科学，主要任务是按照平安、适用与经济的原那么，为设计各种构件〔主要是杆件〕提供必要的理论和计算方法以及实验研究方法。 要合理地使用材料，就必须了解材料的力学性能，各种工程材料固有的力学性质要通过相应的试验测得，这是材料力学实验的一个主要任务。 另外，材料力学的理论是以一定的简化和假设为根底。这些假设多来自实验研究，而所建立理论的正确性也必须通过实验的检验，这是材料力学实验的第二个任务。 材料力学实验的第三个任务是通过工程结构模型或直接在现场测定实际结构中的应力和变形，进行实验应力分析，为工程结构的设计和平安评估提供可靠的科学依据。 从以上所述各项任务中，不难看到材料力学实验的重要性，它与材料力学的理论局部共同构成了这门学科的两个缺一不可的环节。 学生在学习并进行材料力学实验时，应注意学习实验原理、试验方法和测试技术，逐步培养科学的工作习惯和独立分析、解决问题的能力，要善于提出问题，勤于思考，勇于创新。这样才能牢固地掌握材料力学课程的根本内容，为将来参加祖国社会主义现代化建设打下坚实的根底。 指导书中将实验内容分为“根本实验〞和“选做实验〞两个层次，这样既可保证实验教学的根本要求，又可根据不同的需求进行选择，以期在培养学生的综合分析能力和创新能力方面发挥重大作用。 本实验指导书中难免存在缺点和错误之处，请师生们指正，以便今后进一步修改和完善。
基本实验 1 低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验 一、实验目的 1．试样在拉伸或压缩实验过程中，观察试样受力和变形两者间的相互关系，并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。 2．测定该试样所代表材料的P S、P b和ΔL等值。 3．对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比拟，对其强度指标和塑性指标进行比拟。 4．学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。 二、仪器设备和量具 电子万能试验机，引伸计、钢板尺，游标卡尺。 三、低碳钢的拉伸和压缩实验 1．低碳钢的拉伸实验 在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径d和标距L。试件受拉伸过程中，观察屈服〔流动〕、强化，卸载规律、颈缩、断裂等现象；绘制p——ΔL曲线如图2—1〔a〕所示；记录试件的屈服抗力P s和最大抗力P b。试件断裂后，测量断口处的最小直径d1和标距间的距离L1。依据测得的实验数据，计算低碳钢材料的强度指标和塑性指标。 7 图1—1 低碳钢拉伸图及压缩图 强度指标：
前言------------------------------------------------------- 2 -实验一材料的力学性能试验------------------------------------ 3 - 一、拉伸实验---------------------------------------------- 3 - 二、压缩实验---------------------------------------------- 7 - 三、扭转实验---------------------------------------------- 9 -实验二电阻应变测量基本原理--------------------------------- 12 -实验三梁弯曲正应力测定------------------------------------- 15 -实验四复合材料梁实验-------------------------------------- 15实验五薄壁圆筒在弯扭组合作用下的应力测定 ------------------ 19 -实验六静定和静不定组合变形梁实验 -------------------------- 21 -实验七压杆稳定实验---------------------------------------- 22 -实验八动荷框架试验----------------------------------------- 24 -实验一（1）实验报告-------------------------------------- 25 -实验一（2）实验报告-------------------------------------- 27 -实验一（3）实验报告-------------------------------------- 28 -实验二实验报告 ------------------------------------------- 30 -实验五实验报告 ------------------------------------------- 33 -实验六实验报告 ------------------------------------------- 35 -实验七实验报告 ------------------------------------------- 35 -
工程力学实验指导书 湖南科技学院土木工程与建设管理系 2008.12
力学实验规则及要求 一、作好实验前的准备工作 （1）按各次实验的预习要求，认真阅读实验指导复习有关理论知识，明确实验目的，掌握实验原理，了解实验的步骤和方法。 （2）对实验中所使用的仪器、实验装置等应了解其工作原理，以及操作注意事项。 （3）必须清楚地知道本次实验须记录的数据项目及其数据处理的方法。 二、严格遵守实验室的规章制度 （1）课程规定的时间准时进入实验室。保持实验室整洁、安静。 （2）未经许可，不得随意动用实验室内的机器、仪器等一切设备。 （3）作实验时，应严格按操作规程操作机器、仪器，如发生故障，应及时报告，不得擅自处理。 （4）实验结束后，应将所用机器、仪器擦拭干净，并恢复到正常状态。 三、认真做好实验 （1）接受教师对预习情况的抽查、质疑，仔细听教师对实验内容的讲解。 （2）实验时，要严肃认真、相互配合，仔细地按实验步骤、方法逐步进行。 （3）实验过程中，要密切注意观察实验现象，记录好全部所需数据，并交指导老师审阅。 四、实验报告的一般要求 实验报告是对所完成的实验结果整理成书面形式的综合资料。通过实验报告的书写，培养学习者准确有效地用文字来表达实验结果。因此，要求学习者在自己动手完成实验的基础上，用自己的语言扼要地叙述实验目的、原理、步骤和方法，所使用的设备仪器的名称与型号、数据计算、实验结果、问题讨论等内容，独立地写出实验报告，并做到字迹端正、绘图清晰、表格简明。
目录 实验一金属材料的拉伸实验 (1) 实验二金属材料的压缩实验 (5) 实验三纯弯曲梁的正应力实验 (8) 实验四薄壁圆筒在弯扭组合变形下主应力测定 (11) 实验五材料弹性模量E、泊松比µ 的测定 (16) 实验六偏心拉伸实验 (21) 实验七压杆稳定实验 (24) 实验八电阻应变片灵敏系数标定 (27) 实验九等强度梁实验 (30)