《材料力学》课程教学大纲

北京工业大学“材料力学III（64学时）”课程教学大纲英文名称：Mechanics of Materials （64）课程编号：0000163课程类型：技术基础课学时：64 学分：4适用对象：机类、土建类、近机类各相关专业先修课程：高等数学、理论力学使用教材及参考书：教材：《材料力学》，郑承沛编著，北京工业大学出版社，1999年8月再版；参考书：《材料力学（I）、（II）》，单辉祖编著，高等教育出版社，1999年9月第1版，2002年2月第4次印刷；《Mechanics of Materials (Fifth Edition)》，James M. Gere, Brooks/Cole, 2001.一、 课程性质、目的和任务材料力学是变形体力学入门的技术基础课。

教学任务是：构筑作为工程制造技术根基的知识结构；通过揭示杆件强度、刚度、稳定性等知识发生过程，培养学生分析解决问题的能力；以理论分析为基础，培养学生的实验动手能力；发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。

二、 课程教学内容及要求（符号说明：[1] ：掌握、[2] ：理解、[3] ：了解、△：自学或粗讲标记、[!]：重点、[*]：难点）（1） 绪论：材料力学的任务及研究对象，变形固体的基本假设［1］，外力、内力、应力、应变的基本概念［1,*］，杆件变形的基本形式[3]。

（2） 轴向拉压：截面法、轴力与轴力图[1]；直杆横截面及斜截面的应力[1]，强度条件[!]，安全因数概念[1]，许用应力的确定方法[2]；拉压杆变形，纵向变形、线应变，横向变形、泊松比，虎克定律，弹性模量，节点位移计算[1]；材料拉伸及压缩时的力学性能，应力-应变曲线，材料在卸载及再加载时的力学性能，材料的塑性[2]。

应力集中的概念，圣维南原理[3]；拉压超静定问题[!,*]，温度及装配应力简介[△]；连接件的强度计算，剪切及挤压的实用计算[1]。

（3） 扭转：扭转概念，纯剪切，切应力互等定理，剪切虎克定律[1]；扭矩及扭矩图，圆轴扭转时的应力与应变[1,!]，扭转强度及刚度条件[1]；简单扭转超静定问题[3]；简介矩形截面杆和开口、闭口薄壁杆件扭转时应力及变形特征[3]。

《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（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》教学大纲1、课程的性质和任务：一、课程的性质、目的与任务：材料力学是一门技术基础课，是工程设计的重要基础，在培养机电，土木工程人才中占有及其重要的地位。

通过对材料力学的学习，可以培养学生的动手能力及创新意识。

并为后续课程打下坚实的基础。

木课程的教学目的是使学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基木概念、必要的基础知识、比较熟练的计算能力以及一定的分析能力和初步的实验能力。

培养学生的力学素质和定性、定量分析能力，为学生学习相关专业课程及进行结构设计和科学研究奠定良好的基础。

2、课程的基本要求与重点、难点：二、教学基本要求：了解材料力学的基木理论、基木概念和基木分析方法。

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，并且明确指出需要学生记忆的各种公式和原理。

理解材料力学中杆件和梁的儿种变形形式。

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。

掌握各种概念、原理、定律和方法的具体计算与应用。

具体反映在：1、对材料力学的基木理论、基木概念和基木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木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计算。

3、本课程与其他课的关系:本课程的基础是高等数学，包括线性代数和解析几何知识，故适宜在第三学期开设。

《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。

成都理工大学工程技术学院《材料力学》课程教学大纲自动化工程系、机械工程教研室2006年2月一、课程适用层次、专业、参考课时一、课程适用层次：本科和专科二、课程适用专业：机械工程类本专科各专业3、考学时：56学时（本），50学时（专）二、课程性质、目的和任务一、课程性质：材料力学是机械工程类专业的重要技术基础课。

二、课程目的：通过材料力学的学习，使学生对机械工程中的构件的强度、刚度和稳固性的概念有深刻熟悉。

3、课程任务：使学生把握从外力到内力的基础力学知识，初步把握力学分析和力学计算能力，了解一些力学实验方式和实验设备。

三、课程内容的大体要求、重点和难点一、课程内容的大体要求通过教学，使学生对拉（压）、扭、弯、剪切、挤压几种受里状态的受力，变形，内力，内应力到强度、刚度条件成立，具有系统的熟悉和正确地明白得，能初步应用这些理论解决一些工程实际问题。

对复杂应力状态下的材力计算能初步应用四个强度理论公式去解决。

了解压杆稳固的力学概念和稳固校核，截面设计，许用载荷计算。

初步了解材力实验内容，方式；验证一些力学状态下的实验假设；对碳钢拉伸的应力——应变图能说出力学含义。

二、课程内容重点用截面法计算内力，内力正负判别，内力图示法。

强度、刚度条件成立和应用。

材料极限应力、许用应力、平安因数的选择确信。

正确计算支反力，构件简单截面形状的截面系数计算。

用积分法（叠加法）计算梁弯曲的转角和绕度，和四个强度理论应用。

3、程内容难点（1）变形叠加原理和节点位段、能量法求变形和解静不足问题。

（2）变截面杆扭转的计算（3）用dM/dx=F s和d2M/dx2=q判别剪力、弯矩图绘制和形状。

截面形心、惯性矩、静矩的求取方式。

积分常数确信（本科）（4）复杂应力状态下斜截面应力计算解析式和应力图应用，确信主平面、主应力。

（本科）四、课程整体安排和学时分派一、总学时：本科56学时，专科50学时二、理论教学：本科50学时，专科44学时3、材力实验：6学时4、理论教学内容及学时分派：主要内容学时分配第一章绪论材料力学的任务与研究对象，基本假设1第二章轴向拉压应力与材料的力学性能1第一、二节引言轴力与轴力图第三节拉压杆的应力与圣维南原理第四节材料拉伸时的力学性能2第五节材料拉压力学性能进一步研究第六节应力集中概念3第七节许用应力与强度条件第八节连接部分的强度计算第三章轴向拉压变形第一、二、三节引言轴向拉压变2+2（3）形与叠加原理，桁架的节点位移第四、五节拉压与剪切应变能，简单拉压静不定问题2第四章扭转第一、二、三节引言扭力偶矩计算与扭矩2第三、四节圆轴扭转横截面上的应力，圆轴扭转强度条2件与合理设计第五、六、七、八节：圆轴扭转变形与刚度条件，简单静2不定问题，非圆截面扭转第五章弯曲内应力第一、二、三节引言梁的约束与类型，剪力与弯矩2第四节剪力，弯矩方程与剪力，弯矩图2+2（3）第五节剪力，弯矩与载荷集度间的微分关系2第六章弯曲应力第一至四节引言弯曲正应力，弯曲切应力2第五、六节梁的强度条件，梁的合理强度设计弯拉（压）2+2（3）组合第七章弯曲变形第一、二、三节引言挠曲轴的近似微分方程，计算梁位2+2（3）移的积分法第四、五、六节计算梁位移的叠加法，简单静不足问题，2+2（3）梁的刚度条件与合理刚度设计第八章应力应变状态分析第一、二、三、四节平面应力状态，应力圆，极限应力2+2（3）与主应力第九章复杂应力状态强度问题第一、二、三节引言关于断裂的强度理论，关于屈服的2+2（3）强度理论第十章压杆稳定问题 1注：一、2+2表示理论课2节，习题课2节二、（3）表示用于专科实验教学的实验内容几及学时分配实验内容学时分配1 碳钢拉伸实验2 铸钢压缩试验13 碳钢弯曲实验4 碳钢扭转演示实验15 碳钢冲击演示实验1五、课程教学内容和教学大体要求（一）绪论一、大体要求（1）了解材料力学的任务，明确构件具有足够的能力负担，其应当经受载荷时，须具有强度、刚度、稳固性三大要求。

材料力学教学大纲材料力学是机械工程、土木工程、航空航天等多个工程专业的重要基础课程，它为学生提供了必要的力学基础理论和实践技能，为后续的专业课程提供了支撑。

为了更好地让学生掌握材料力学的知识，我们制定了以下教学大纲。

一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握材料力学的基本概念、方法和技能，包括应力和应变、材料的力学性能、轴力和扭矩、梁的弯曲、稳定性等方面，能够解决实际工程中的简单材料力学问题。

二、教学内容1、应力和应变：介绍应力和应变的概念、产生原因和测量方法，以及平面应力和平面应变的情况。

2、材料的力学性能：介绍材料的弹性模量、泊松比、屈服强度、拉伸强度、弯曲强度等力学性能指标，以及实验测定方法。

3、轴力和扭矩：介绍轴力和扭矩的概念、计算方法和公式，以及轴的弯曲和扭曲的情况。

4、梁的弯曲：介绍梁的弯曲的概念、挠度和应力分布情况，以及挠曲线的计算方法。

5、稳定性：介绍稳定性的基本概念和失稳的类型，以及提高稳定性的方法。

三、教学方法1、理论教学：通过课堂讲解和板书，使学生理解材料力学的概念和基本理论。

2、实验教学：通过实验操作和实验数据分析，使学生深入理解材料的力学性能和测试方法。

3、案例教学：通过实际案例的分析和解决，使学生掌握材料力学的应用技巧和方法。

4、课堂讨论：通过课堂讨论和互动，激发学生的学习兴趣和思考能力。

四、教学评估1、平时作业：布置相应的课后作业和思考题，以检验学生对课堂内容的掌握情况。

2、测验和考试：定期进行测验和考试，以评估学生对课程内容的总体掌握情况。

3、实验报告：要求学生独立完成实验操作和实验数据的分析，并撰写实验报告。

4、期末论文：要求学生撰写课程论文，总结课程内容和自己的学习心得。

总之，本教学大纲旨在使学生掌握材料力学的基本理论和实践技能，为后续的专业课程打下坚实的基础。

通过多种教学方法和评估方式，激发学生的学习兴趣和思考能力，提高他们的学习效果。

《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。