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《材料力学》课程教案1

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《材料力学》课程教案1

（一）轴向拉伸或压缩时的变形

主题名称 轴向拉伸或压缩时的变形

课时数 1学时

学情分析 1、知识层面：中学在讲弹簧的时候，学生便接触过胡克定律，建立过力和变形之间的关系，只是当时的胡克定律形式比较简单；前两节课学习了拉伸或压缩的胡克定律，描述的是应力和应变之间的关系。这节课通过研究拉伸变形推导出胡克定律的另一种表达式，描述力和变形之间的关系。

2、生活层面：通过工程实例，让学生了解研究刚度，也就是变形的必要性，激起学生学习兴趣。

3、心理层面：通过实验和推导结合，分析出胡克定律，有意识的培养工科学生通过多种手段和方法去研究问题。

教学目标 1、了解拉伸、压缩杆件的变形，包括纵向变形和横向变形。

2、理解胡克定律的含义，掌握计算横向变形和纵向变形的方法。

3、掌握节点位移的计算过程。

教学重点 1、胡克定律的推导和含义；2、变形的计算；3、桁架节点位移的求解过程。

教学难点 1、变形图的画法；2、节点位移的求解过程。

课程资源 1、参考书

刘鸿文主编. 《材料力学（第5版）》. 北京：高等教育出版社，2011：40-42.

单辉祖. 《材料力学（第4版）》. 北京：高等教育出版社，2016.6.

刘海燕,韩斌,水小平编著.《材料力学学习指导与解题》.电子工业出版社.2014.11

2、视频课程

大连理工大学《材料力学》中国大学慕课——2.6拉压变形计算与胡克定律。

教

学

过

程

设

计 主要内容和教学步骤 教学反思

 新课引入

工程当中构件因不满足刚度要求而失效的例子比比皆是。实际工程当中一根杆件在设计好了之后，在正常的使用情况下，不能发生太大的弹性变形。要想限制变形，首先应计算出变形。如何计算？ 新课讲授

一、纵向变形——胡克定律

二、横向变形

 本讲小结

这节课学习了拉压杆的纵向变形和横向变形，在纵向变形中通过实验和理论推导，得出胡克定律的表达式，并注重应用，会用胡克定律求解阶梯轴变形、求解桁架节点的位移。

  课后 作业

绘制变形图，求解桁架位移。

  预习任务

在掌握胡克定律的基础上，预习轴向拉伸或压缩的应变能。

教学评价

在教学中，通过实验和理论推导相结合得到胡克定律，加深同学印象。通过本次课程，不仅让同学理解胡克定律，会用胡克定律解题，关键是想通过此次授课，培养学生实验和理论推导相结合的方法来解决工程当中遇到的问题，这种解决问题的思路是工科学生们应该多多尝试的。

教学安排

 新课引入

工程当中的构件要满足强度、刚度和稳定性的要求。之前学习了轴向拉伸或压缩时杆的内力，应力，也就是强度问题。今天转而讨论刚度问题。工程当中构件因不满足刚度要求而失效的例子比比皆是，所谓刚度就是构件抵抗变形的能力，即一根杆件在设计好了之后，在正常的使用情况下，不能发生太大的弹性变形。要想限制变形，首先应计算出变形。如何计算？

 新课讲授

一、纵向变形

（一）实验：

杆件在受轴向拉伸时，在产生纵向变形的同时也产生横向变形。纵向尺寸有所增大，横向尺寸有所减少。

思考：如图所示，杆件的纵向变形（axial deformation）的大小？

实验结论：Fl、ll、Al1AlFl

需引入比例常数，方可写成等式。比例常数？

（二）推导：

杆件原长为l，受轴向拉力F之后，杆件长度由l变成l1，杆件纵向的绝对变形lll1。

为了消除杆件长度对变形的影响，引入应变的概念。当变形是均匀变形时，应变等于平均应变等于单位长度上的变形量，因此ll。

学过的有关于的知识，即拉伸压缩的胡克定律（Hook’s law）：当应力不超过材料的比例极限时，应力与应变成正比，写成表达式即：E )(p，（stress)，l1b FFb1l

(strain)。

杆件横截面上的应力：AFAFN

将应力和应变两式代入胡克定律中，得到：llEAF

结论：纵向变形l的表达式：EAFll )(p ——胡克定律（重点）

含义：E——弹性模量，反映材料软硬的程度。单位MPa。

在应力不超过比例极限时，杆件的伸长量l与拉力F成正比，与杆件的原长l成正比，与弹性模量E和横截面积A成反比。

EA——抗拉刚度，EA越大，变形越小。

两个胡克定律，一个是描述应力和应变的关系，一个是表示力和变形的关系，但本质上都是一样的。

适用范围：同样适用于压缩，只是压缩时的EA称作抗压刚度，算出的l是缩短量。

p

如果杆件各段的轴力不一样，或对于变截面杆（阶梯轴），或材料不同，则杆的总伸长为各段伸长和，即

iiiNiniNniAElFEAlFl11

④如果杆的横截面积和轴力沿轴线变化，则需取出微段进行研究，

微段伸长：

杆件伸长：

（三）应用：计算各种杆件的变形或桁架某节点的位移。

例题： 已知：图示结构，AB杆为钢杆，E1=200GPa，A1=100mm2，l1=1m，AC为松木杆，E2=10GPa，A2=4000mm2，=45°，节点A处作用力F=10KN，方向如图所示，求受力变形后节点A的位移。 xEAxxFlddxEAxxFlld

图2 图3

分析：要求节点A的位移，其实就是要找到受力变形后A点的位置？要求变形后A点位置，你就要了解AB、AC杆是如何变形的？那就用到我们今天所学的胡克定律，要用胡克定律就要先求出AB、AC杆的轴力，那么根据分析，倒回去进行计算，问题得解。

解：计算轴力：如图3所示：

0xF 045cos21NNFF

0yF FFN45sin1

解得：KNFFN14.1445sin1 1NF为正，说明AB杆受拉力

KNFFNN1045cos12 2NF为负，说明AC杆受压力

②用胡克定律计算轴向变形：

AB伸长 mmAElFlN707.0101001020011014.1469311111

AC缩短 mmAElFlN177.0104000101021101069322222

②求A点位移：（以切代弧） （难点）

如图4、图5所示：

mmlx177.02

mmllAAAAy177.145tan45sin21433

mmAAyx193.122 451NF2NFxy

图4 图5

二、横向变形：

横向的绝对变形bbb1

在横向变形均匀的情况下，其相应的横向应变bb

要求b，b已知，只要知道就可以，而试验证明：当应力不超过材料的比例极限时，横向应变与纵向应变之比的绝对值是一个常数。即：，称作横向变形因数或泊松比，它与E一样，是材料的固有弹性常数。

注意：加绝对值保证泊松比永为正。

②，知纵向应变，泊松比通过查表查出，横向应变即可求出。

 本讲小结

这节课介绍了轴向拉压杆的纵向变形和横向变形，重点是胡克定律的推导以及胡克定律的应用，会求阶梯轴等的变形及桁架节点位移。

 预习任务

在掌握胡克定律的基础上，预习轴向拉伸或压缩的应变能。

 课后作业

求图示阶梯杆的总变形。

A

F 1NF2NFxy45°

AA1A2AAA1A2A3A4A

合集下载

32学时《材料力学》教案

32学时《材料力学》教案

I

目 录

第1次课 ............................................................................................................... 1

第2次课 ............................................................................................................... 4

第3次课 ............................................................................................................... 7

第4次课 ............................................................................................................... 9

第5次课 ............................................................................................................. 13

第6次课 ............................................................................................................. 16

第7次课 ............................................................................................................. 19

8学时《材料力学》实验教案

8学时《材料力学》实验教案

目录

第1次课 ....................................................... 1

第2次课 ....................................................... 5

第3次课 ....................................................... 9

第4次课 ...................................................... 12

第 1 页

第1次课

章节名称 实验一 低碳钢拉伸实验 计划学时 2

教学内容  观察与分析低碳钢在拉伸过程中的力学现象，并绘制拉伸图

 测定低碳钢的s，b，，

 分析低碳钢在拉伸过程中断裂过程

学情分析 在进行低碳钢拉伸实验前，学生应具备一定的基础知识和能力，包括材料力学基础知识、实验操作技能、数据处理与分析能力等。在低碳钢拉伸实验过程中，学生可能会遇到对实验原理和操作步骤理解不够深入，导致实验过程中出现操作失误或数据记录不准确，需提前进行实验原理和操作步骤的详细讲解，并提供操作示范和注意事项，帮助学生理解和掌握实验方法；对数据处理和分析方法不够熟悉，导致无法准确计算力学性能参数或分析实验结果，可以提供数据处理和分析的示例和模板，帮助学生掌握数据处理和分析的方法。同时，组织学生进行小组讨论和交流，共同解决数据处理和分析中的问题。

教学目标 知识目标：旨在让学生系统掌握材料力学领域的基本概念、原理和理论知识，形成扎实的知识基础，为后续学习和应用提供理论支撑。

能力目标：强调培养学生的实践操作能力、问题解决能力、创新思维能力和团队协作能力，使学生能够将所学知识灵活应用于实际情境中，解决实际问题。

素养目标：注重提升学生的综合素质，包括科学态度、批判性思维、社会责任感、跨文化交流能力等，培养学生成为具备终身学习能力和社会适应能力的全面发展人才。

材料力学教案

材料力学教案

材料力学教案(总52页)

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第一章 绪论及基本概念

一、教学目标和教学内容

教学目标：明确材料力学的任务，理解变形体的的基本假设，掌握杆件变形的基本形式。

教学内容：

○1 材料力学的特点

○2 材料力学的任务

○3 材料力学的研究对象

○4 变形体的基本假设

○5 材料力学的基本变形形式

二、重点难点

构件的强度、刚度、稳定性的概念；杆件变形的基本形式、变形体的基本假设。

三、教学方式

采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。

四、建议学时

学时

五、讲课提纲

1、材料力学的任务

材料力学是研究构件强度、刚度和稳定性计算的学科。

工程中各种机械和结构都是由许多构件和零件组成的。为了保证机械和结构能安全正常地工作，必须要求全部构件和零件在外力作用时具有一定的承载能力，承载能力表现为

强度是指构件抵抗破坏的能力。构件在外力作用下不被破坏，表明构件具有足够的强度。

刚度是指构件抵抗变形的能力。构件在外力作用下发生的变形不超过某一规定值，表明构件具有足够的刚度。

稳定性是指构件承受在外力作用下，保持原有平衡状态的能力，构件在外力作用下，能保持原有的平衡形态，表明构件具有足够的稳定性。

材料力学的任务：以最经济为代价，保证构件具有足够的承载能力。通过研究构件的强度、刚度、稳定性，为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论。

2、材料力学的研究对象：可变形固体

均匀连续性假设: 假设变形固体内连续不断地充满着均匀的物质，且体内各点处的力学性质相同。

各向同性假设: 假设变形固体在各个方向上具有相同的力学性质。

小变形假设: 假设变形固体在外力作用下产生的变形与构件原有尺寸相比是很微小的，称“小变形”。在列平衡方程时，可以不考虑外力作用点处的微小位移，而按变形前的位置和尺寸进行计算。

材料力学教案范文

材料力学教案范文

材料力学教案范文

一、教学目标：

1.认识材料力学的基本概念和基本原理；

2.理解材料力学与工程实践的关系；

3.掌握材料的力学性质，如强度、刚度、韧性等；

4.培养学生分析和解决材料力学问题的能力；

5.提高学生的实验能力和数据处理能力。

二、教学内容：

1.材料力学的基本概念和基本原理：

（1）材料的概念、分类及其应用；

（2）力学的基本概念和基本原理；

（3）材料力学与工程实践的关系。

2.材料的力学性质：

（1）应力与应变的概念和计算方法；

（2）材料的强度、刚度、韧性、脆性等性质；

（3）材料静力学与动力学的基本原理。

3.材料力学问题的分析和解决方法：

（1）材料力学问题的基本分析方法；

（2）材料力学问题的解决方法； （3）材料力学问题的实例分析。

4.实验与实践：

（1）材料力学实验的基本原理和方法；

（2）实验数据的处理和分析。

三、教学方法：

1.教师讲授+学生自主学习的方法；

2.理论与实验相结合的方法；

3.个案研究和问题驱动的教学方法。

四、教学过程：

1.导入（10分钟）

引导学生回顾前一堂课的内容，并通过一个实例引出本堂课的主题，以激发学生的兴趣。

2.理论授课（30分钟）

根据教学内容，向学生讲授材料力学的基本概念和基本原理，并结合实例进行讲解。重点讲解应力、应变、刚度、强度、韧性等概念，并介绍计算方法和相关公式。

3.问题分析与解决（30分钟）

向学生提供一些材料力学问题的案例，并引导学生运用所学知识进行分析和解决。鼓励学生提出自己的想法和解决方法，并进行讨论和交流。

4.实验操作（40分钟） 组织学生进行材料力学实验操作，引导学生掌握实验方法和数据处理技巧。教师和助教全程指导学生，确保实验安全和数据准确。

5.实验报告和讨论（30分钟）

学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、方法、数据和结果的分析。学生向全班展示自己的实验结果，并进行讨论和评价。

六、课堂作业（10分钟）