材料力学(本科)教学大纲

《材料力学》课程教学大纲总学时：90 学分：5理论学时：78 实验学时：12面向专业：土木工程课程代码：HD0686先开课程：高等数学、理论力学课程性质：专业基础课第一部分：理论教学部分一、说明1、课程的性质、地位和任务材料力学是变形固体力学的一个分支，它是土木工程专业必修的专业核心课程。

为后续课程《结构力学》、《混凝土结构设计原理》、《钢结构设计原理》、《钢结构设计》以及《砌体结构》等各专业课的学习提供预备知识。

本课程安排在第三学期，是在学生学完高等数学、理论力学等课程之后，在学生数学力学等必备的知识基础上，进一步研究构件在力的作用下，内力、应力、变形及稳定性等问题。

通过材料力学的学习，要求学生对杆件的强度、刚度和稳定性等问题具有明确的基本概念和必要的基础知识，对常用材料的基本力学性能及其测定方法、电测试验应力分析的基本原理和基本方法有初步认识，使学生初步会用材料力学的理论和分析方法，解决一些简单的工程实际问题，为学习有关的后继课程打下初步基础。

由于本课程的内容及众多公式具有一定程序及规律，为了系统地学习、研究其内在规律，对整个教材的教学设想是应用框图思维法，即削枝强干，删繁就简，强调“三基”，突出重点，达到有利于培养学生分析问题与解决问题的能力。

2、课程教学和教改基本要求通过本课程的学习，使学生明确认识材料力学的基本概念和基本分析方法，培养分析问题、推导计算、判断结果和自学查阅的能力；熟练地做出杆件基本变形时的内力图，进行应力和位移、强度和刚度计算；掌握应力状态分析方法和理论，掌握组合变形下杆件的强度计算；掌握简单超静定问题的求解方法；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；了解低碳钢和铸铁的基本力学性能及其测试方法；掌握电测实验应力分析的基本原理和方法。

对杆件的受力分析、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，初步的力学建模及对简化模型近似性评估的能力，一定的定性与定量分析能力和初步的实验能力。

《材料力学》课程教学大纲学分：4.5 总学时：72 理论学时：62 实验/实践学时：10一、课程性质与任务《材料力学》是车辆工程的专业基础课。

本课程共72学时，4.5学分，考试课。

《材料力学》是由基础理论课过度到设计课程的技术基础课。

它是变形固体力学的基础，又是有关专业后续课程的需要。

通过本课程的学习，使学生建立起正确的变形固体力学基本概念，掌握分析工程中强度、刚度、稳定性问题的基本方法，提高工程计算能力和实验分析能力等方面均有重要作用，它与其它课程共同完成培养高级工程技术人员的任务。

二、课程的基本要求学习本课程后，应达到下列基本要求：1．掌握构件强度、刚度、稳定性的基本概念，掌握杆件四种基本变形及组合变形的定义，能熟练判定杆件的变形种类。

2．掌握用截面法求杆件内力的基本方法，能熟练地求解任一指定截面的内力，并能绘制杆件的内力图。

3．熟悉等截面杆件横截面上应力的分析方法（基本变形）：实验-假设-变形几何关系、物理、静力平衡；能熟练求解四种基本变形有关的应力计算、分布及危险点判定和强度计算。

4．掌握组合变形构件强度分析方法-叠加法，了解其原理和使用条件，熟练掌握组合变形构件的强度计算问题。

5．掌握各基本定理、定律及假设（剪应力互等定理、剪切虎克定律、广义虎克定律、强度理论等），并能熟练应用。

6．掌握并能熟练求解基本变形构件的变形、位移问题，并能进行相关的刚度计算。

7．掌握一点应力状态的表示方法，能熟练地从受力构件中取原始单元体，并能用解析法、图解法求解相关问题。

8．掌握静不定问题的基本概念，掌握用变性比较法求解一次静不定问题。

9．掌握压杆稳定的基本概念，并能熟练地进行稳定计算。

10．熟悉动载荷问题的分析方法，并能熟练求解相关问题；掌握交变应力的基本概念，会进行疲劳强度计算。

11．掌握与平面图形有关的几何量（静矩、形心、惯性矩等）的基本概念及计算，了解形心轴、主惯性轴等概念。

12．初步掌握静载下材料机械性能的测试方法、电测实验原理及测试方法。

《材料力学》课程教学大纲适用于本科机械设计制造及其自动化专业学分3.5 总学时：56 理论学时：48 实验/实践学时：8一、课程的性质、任务和要求《材料力学》是工科专业基础课，必修。

本课程共56学时，3.5学分。

《材料力学》课程的主要任务是：通过该课程的学习，要求学生掌握等直杆件的强度、刚度及轴向受压杆件的稳定性的计算等；能运用强度、刚度及稳定性条件对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等简单计算工作；初步了解材料的机械性能及材料力学实验的基本知识和操作技能；初步学会应用材料力学的理论和方法解决一些简单的工程实际问题；为学习有关的后继课程打好必要的基础。

学习本课程后，应达到下列基本要求：1．对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识；2．能熟练地画出杆件在基本变形下的内力图，进行应力和位移、强度和刚度的计算；3．掌握应力状态理论和组合变形下杆件的强度计算；4．了解压杆的稳定性概念，会计算轴向受压杆的临界力和临界应力；5．了解低碳钢和灰口铸铁的基本力学性能及其测定方法；6．掌握简单超静定问题的求解方法；7．掌握电测实验应力分析的基本原理和方法。

二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材本课程的先修课程为：高等数学、工程图学、理论力学。

选用教材：《材料力学Ⅰ》（第5版），刘鸿文主编，高等教育出版社，2010参考书目：[1]《材料力学Ⅰ》（第5版），孙训方主编，高等教育出版社，2009[2]《材料力学Ⅰ》（第3版），单辉祖，高等教育出版社，2009[3]《材料力学》，Timoshenko（铁木辛柯）编，科学出版社，1978三、课程内容1．绪论主要内容：材料力学的任务及研究对象；变形固体的基本假设；力与内力、截面法与应力、线变形和角变形的概念；杆件变形的基本形式。

2．拉伸、压缩与剪切主要内容：轴向拉伸与压缩的概念与实例；直杆横截面上的内力、应力及斜截面上的应力计算；安全系数与许用应力的应用、拉压杆件的强度计算；轴向拉伸与压缩时杆件的纵向变形、线应变、横向变形计算；泊松比、虎克定律、弹性模量，抗拉(压)刚度、应力集中的概念；金属材料拉伸和压缩时的力学性能；简单拉(压)超静定问题、热应力和装配应力的解法；剪切和挤压的实用计算。

《材料力学》课程教学大纲（80学时5学分）一. 课程的地位及其任务材料力学是一门由基础理论课过渡到专业课的技术基础课。

其任务是研究杆件在载荷作用下的强度.刚度和稳定性的问题，为工程有关零构件设计提供必要的基础知识和计算方法。

二. 课程的基础要求（1）基本掌握将一般工程零部件或结构简化为力学简图的方法。

（2）牢固树立四种基本变形及组合变形的概念，熟练掌握直杆的受力分析。

（3）熟练掌握杆件在基本变形下的内力、应力、位移及应变的计算，并能应用强度.刚度条件进行计算。

（4）了解平面几何图形的性质，能计算简单图形的静矩、形心、惯性矩、惯性半径和圆截面的极惯性矩。

能用平行移轴公式求简单组合截面的惯性矩。

会应用型钢表。

（5）熟练掌握求解简单超静定问题的基本原理和方法，正确建立变形条件，掌握用变形比较法解轴向拉压超静定问题及简单超静定梁。

（6）掌握应力状态和强度理论，并能进行组合变形下杆件的强度计算。

（7）掌握常用金属材料的力学性质及测定方法，对电测应力方法有初步认识。

（8）理解剪切的概念，能进行剪切和挤压的实用计算。

（9）正确理解弹性稳定平衡的概念，确定压杆的临界载荷和临界应力，并进行压杆稳定性计算。

（10）掌握受铅垂冲击时杆件的应力和变形计算。

（11）掌握动静法求动载荷问题，掌握用能量法求杆件受冲击时的应力和变形。

（12）认识交变应力及疲劳破坏的涵义，了解交变应力下材料的持久极限及其主要影响因素，初步掌握对称循环下构件的疲劳强度计算。

（13）正确认识能量法的基本原理和方法，熟练掌握用单位力法计算结构的位移。

三. 教学内容及学时分配1. 绪论及基本概念（2学时）材料力学的任务及研究对象；变形固体的概念及基本假设；内力与截面法。

应力与应变的概念。

2. 杆件的内力与内力图（9学时）轴向拉压杆的轴力及轴力图。

功率.转速与外力偶矩的关系。

扭转杆的扭矩及扭矩图。

梁的计算简图。

平面弯曲梁的剪力和弯矩。

弯矩方程和剪力方程。

第一章绪论（ 2 学时）教学目的与要求1. 了解构件的强度、刚度和稳定性的概念。

2. 明确材料力学的课程的地位和任务。

3. 理解变形固体的基本假设、条件及其意义。

4. 明确内力的概念初步掌握用截面法计算内力的方法。

5. 建立正应力、切应力、线应变、切应变的基本概念。

6. 了解杆件四种基本变形的受力的特点和变形特点。

教学内容材料力学的任务、同相关学科的关系，变形固体的基本假设、主要研究对象、研究方法、截面法、内力、应力、和应变的概念，基本变形。

第二章轴向拉伸和压缩（8 学时）教学目的与要求1. 了解轴向拉、压的受力特点和变形特点。

2. 熟练掌握轴力计算和轴力图的绘制方法。

3. 了解轴向拉、压时横截面上正应力公式的推倒过程和应用条件。

4. 了解轴向拉、压时斜截面上应力变化规律, 特别是最大正应力和最大切应变的大小和作用面。

5. 掌握轴向拉、压时, 塑性和脆性材料的力学性质, 并能分析解释其破坏原因。

6. 掌握工作应力、极限应力许用应力与安全系数的概念。

7. 熟练掌握轴向拉压杆的强度条件和三种强度问题的计算方法。

8. 明确弹性模量E 波松比μ和抗拉、压刚度EA 的物理意义, 熟练运用胡克定律计算拉压杆变形。

9. 建立轴向拉、压时弹性变形能的概念和计算方法。

10. 熟练掌握一次拉、压静不定的解法( 包括温度应变和装配应力) 。

11. 了解应力集中的概念。

教学内容轴力与轴力图，直杆横截面及斜截面的应力，圣维南原理，应力集中的概念。

材料拉伸及压缩时的力学性能，应力- 应变曲线。

拉压杆强度条件，安全因数及许用应力的确定。

第三章扭转和剪切（ 5 学时）教学目的与要求1. 了解圆轴扭转时的受力特点和变形特点。

2. 能够根据轴的传递功率和转速计算外力偶矩。

3. 熟练掌握扭矩的符号规定和扭矩图的绘制。

4. 掌握切应力互等定理和剪切胡克定律。

5. 了解圆轴扭转时横截面上的切应力和扭转变形公式的推导过程和应力分部规律。

6. 了解圆轴扭转时斜截面上的应力变化规律, 特别是最大正应力和最大切应力的大小和作用面。

《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。

《材料力学》教学大纲一、课程基本信息中文名称：材料力学英文名称：Mechanics of Materials课程编码：10S1115B、10S3115B、10S4115B课程类别：专业核心课程总学时：48（理论学时42；实验学时6）总学分：3学分适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、智能制造工程先修课程：高等数学、大学物理、理论力学开课系部：机电工程系二、课程性质、课程目标及其对毕业要求的支撑1、课程性质《材料力学》是变形固体力学的重要基础分支之一，是一门为设计工程实际构件提供必要理论基础和计算方法的重要技术基础课。

它支撑着机械工程、土木工程、水利工程、航空航天工程等众多领域，是一门理论与实验，知识、能力与素养相结合的课程。

2、课程目标通过材料力学的学习，使得学生掌握杆件在常见荷载条件下的强度、刚度及稳定性计算方法等，能运用强度、刚度及稳定性理论对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等基本计算工作；掌握材料的力学性能及材料力学实验的基本知识和操作技能，使学生初步会用材料力学的理论和分析方法，解决一些工程实际问题。

课程思政目标：在思政教育方面，本课程以改革开放中我国装备制造业涌现出“大国重器”背后所涉及的材料力学问题为切入点，让学生掌握其背后的科学精神、创新精神和工匠精神，在培养学生力学思维的同时，让学生具备作为未来工程师的社会责任感、民族自豪感和国家荣辱观，进而让学生能够利用所学知识投入到祖国的装备制造业中，进而培养学生自主学习、团队协作精神，将国家的发展需求与个人专业领域相结合来实现人生价值，以此达到力学基础教育与思政教育的有机融合。

通过本课程的学习，要求学生达到以下具体目标：课程目标1：通过材料力学的学习，让学生掌握将工程实际构件抽象为力学模型的方法；掌握研究杆件内力、应力、变形分布规律的基本原理和方法；掌握分析构件的强度、刚度和稳定性等问题的理论与计算。

课程目标2：具有熟练的计算能力以及对常用材料的基本力学性能及其测定方法有初步认识，能够基于力学原理来设计方案、完成实验，分析与解释数据、并通过综合分析得到合理有效的结论。

《材料力学》教学大纲一、课程概述材料力学是一门研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性等力学性能的学科。

它是工科学生必修的专业基础课程之一，为后续的机械设计、结构力学、工程力学等课程提供必要的理论基础。

通过本课程的学习，学生应掌握材料力学的基本概念、基本理论和基本方法，具备对工程构件进行强度、刚度和稳定性分析的能力，为今后从事工程设计和科学研究工作打下坚实的基础。

二、课程目标1、知识目标掌握材料力学的基本概念，如内力、应力、应变、弹性模量、泊松比等。

理解拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等基本变形形式下的应力和应变分布规律。

掌握材料在拉伸和压缩时的力学性能，如屈服极限、强度极限、延伸率和断面收缩率等。

熟悉梁的弯曲理论，包括弯曲内力、弯曲应力和弯曲变形的计算方法。

了解组合变形和压杆稳定的基本概念和分析方法。

2、能力目标能够对简单的工程构件进行受力分析，绘制内力图。

能够根据材料的力学性能和构件的受力情况，进行强度、刚度和稳定性的计算和校核。

具备运用材料力学知识解决工程实际问题的能力。

培养学生的逻辑思维能力和创新能力。

3、素质目标培养学生严谨的科学态度和认真负责的工作作风。

提高学生的工程意识和创新意识，培养学生的团队合作精神。

三、课程内容1、绪论材料力学的任务和研究对象。

变形固体的基本假设。

内力、截面法和应力的概念。

应变的概念和线应变、切应变的计算。

2、拉伸、压缩与剪切轴向拉伸和压缩的概念。

轴向拉伸和压缩时横截面上的内力和应力计算。

材料在拉伸和压缩时的力学性能，包括低碳钢和铸铁的拉伸试验、应力应变曲线、屈服极限、强度极限、延伸率和断面收缩率等。

轴向拉伸和压缩时的变形计算，胡克定律。

剪切和挤压的实用计算。

3、扭转扭转的概念。

圆轴扭转时横截面上的内力——扭矩和扭矩图。

圆轴扭转时横截面上的应力计算。

圆轴扭转时的变形计算，扭转角和单位长度扭转角的计算。

扭转时的强度和刚度条件。

4、弯曲内力弯曲的概念和梁的分类。

材料力学课程教学大纲一、课程的性质和任务材料力学是一门技术基础课。

通过材料力学的学习，要求学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念、必要的基础理论知识、比较熟练的计算能力、一定的分析能力和实验能力。

本课程在高级工程技术人才的培养过程中，具有建立专业技术基础，培养开发创新能力的作用。

二、课程的基本内容第一章、绪论材料力学的任务，本课程的特点与应用、发展变形固体的基本假设，外力及其分类，内力、截面法和应力的概念，变形与应变，杆件变形的基本形式。

重点掌握截面法、内力、应力、位移、变形和应变的概念，建立材料力学分析问题的思想。

第二章、拉伸、压缩与剪切轴向拉伸与压缩的概念与实例，轴向拉伸或压缩时横截面上内力和应力，直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力，材料在拉伸时的力学性能，材料在压缩时的力学性能，温度和时间对材料力学性能的影响，失效、安全系数和强度计算，轴向拉伸或压缩时的变形，轴向拉伸或压缩时的变形能，拉伸、压缩静不定问题，温度应力和装配应力，应力集中的概念，剪切和挤压的实用计算。

掌握拉（压）杆的内力、应力、位移、变形和应变概念。

掌握单向拉压的胡克定律，掌握材料的拉、压力学性能，了解测试方法。

掌握强度条件的概念，会进行拉压强度和刚度计算。

建立应力集中的概念。

掌握剪切、挤压的概念和实用计算。

第三章、扭转扭转的概念和实例，外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图，纯剪切，圆轴扭转时的应力，圆轴扭转时的变形，圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形，非圆截面杆扭转的概念，薄壁杆件的自由扭转。

掌握纯剪概念，剪切胡克定律，切应力互等定理。

掌握轴的内力，圆轴扭转应力和变形，建立强度和刚度条件，会进行扭转强度和刚度的计算。

了解非圆截面杆扭转。

第四章、弯曲内力弯曲的概念和实例，受弯杆件的简化，剪力和弯矩，剪力方程和弯矩方程，剪力图和弯矩图，载荷集度、剪力和弯矩间的关系，平面曲杆的弯曲内力。

掌握平面弯曲内力，能够计算较复杂受载下的内力，列内力方程，利用载荷集度、剪力和弯矩间的关系画内力图。

《材料力学》课程教学大纲了解材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法。

使学生能科学地辨认材料力学中的各种概念、原理、专业术语，使学生知道材料力学中各种构件的分类、受力过程和变化倾向。

理解材料力学中杆件和梁的几种变形形式。

使学生能用自己的语言对各种理论知识加以叙述、解释和归纳，并且能够指出各部分知识之间的内在联系和相互区别。

熟悉各种概念、原理和定律，掌握其计算与应用的方法。

具体反映在：1. 对材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法有明确的认识。

2. 掌握一般杆类零件和构件的受力与变形原理，具有绘出其合理的力学计算简图的初步能力。

3. 能够熟练地分析与计算杆件在拉、压、剪、扭、弯时的内力，绘制相应的内力图。

4. 能够熟练地分析与计算杆件在基本变形下的应力和变形，并进行相应的强度和刚度计算。

5. 对应力状态理论与强度理论有明确的认识，并能够将其应用于组合变形情况下的强度计算。

对应变状态有关概念有一定了解和认识。

6. 熟练地掌握简单超静定问题的求解方法。

7. 能够熟练地分析与计算理想中心受压杆件的临界荷载和临界应力，并对国家现行钢结构设计规范所规定工程压杆的稳定计算方法，有深入地了解和认识，并能够熟练地进行压杆的稳定性计算。

8. 对杆件的应变能有关概念、基本原理和基本定理有一定认识和掌握，并能够熟练地用来计算简单梁、扭转圆轴和简单拉压杆结构的位移，进而计算简单超静定问题的内力。

9.对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。

10. 对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。

三、教学内容与教学要求1.绪论内容要求：了解材料力学的任务、变形固体的概念；理解变形固体的基本假设；熟悉杆件变形的基本形式分类。

重点：杆件的四种基本变形。

难点：理解变形固体的四个基本假设。

2.轴向拉伸和压缩内容要求：①了解轴向拉伸和压缩的概念、内力的概念及其分类。

②掌握轴向拉压内力的计算方法及内力图的绘制；理解应力的概念及其分布规律；正确计算横截面、斜截面的应力及变形计算。

《材料力学性能》教学大纲材料力学性能是材料科学与工程学科的一个重要分支，涉及到材料的结构、力学行为和性能的研究与分析。

本教学大纲旨在引导学生全面了解和掌握材料力学性能的基本理论与方法，培养学生分析和评价材料性能的能力，以及解决实际工程问题的能力。

一、课程概述1.课程名称：材料力学性能2.学分：3学分3.先修课程：材料力学、材料科学基础4.开设单位：材料科学与工程学院二、教学目标1.理论目标：了解材料力学性能的基本理论和方法。

2.实践目标：掌握材料力学性能的测试与分析方法，并能够应用于实际工程问题的解决。

三、教学大纲1.引论1.1材料力学性能的概念和研究内容1.2材料力学性能测试的意义和方法2.结构与组织分析2.1材料的结构和组织对力学性能的影响2.2显微组织分析方法2.3物相组成分析方法3.弹性力学性能3.1弹性力学基本概念和理论模型3.2材料的弹性行为测试与分析方法3.3应力-应变曲线及其分析3.4弹性与刚性的区别与应用4.塑性力学性能4.1塑性力学基本概念和理论模型4.2材料的塑性行为测试与分析方法4.3屈服强度、塑性延展性等力学性能参数的测定与应用4.4晶体塑性的基本原理和行为5.破断力学性能5.1破断力学基本概念和理论模型5.2材料的破断行为测试与分析方法5.3断裂强度、韧性等力学性能参数的测定与应用5.4破断形态和机理的分析与评价6.疲劳和蠕变力学性能6.1疲劳和蠕变力学基本概念和理论模型6.2材料的疲劳和蠕变行为测试与分析方法6.3疲劳寿命、蠕变速率等力学性能参数的测定与应用6.4疲劳和蠕变的机理和预测四、教学方法1.理论授课：通过讲授基本理论和原理，引导学生建立相关概念和模型。

2.实验操作：组织学生进行材料力学性能测试实验，并进行数据分析和结果讨论。

3.讨论与案例分析：组织学生进行讨论，解析和评价材料力学性能测试结果，并根据实际工程情况进行案例分析。

五、评价与考核1.平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况。