課程編碼：120402
課程名稱：材料力學 mechanics of materials
先修課程：理論力學
總學時：80 實驗學時: 8 授課學時：72 上機學時：0
一、課程的性質和任務
材料力學是高等工科學校一門很重要的專業技術基礎課，它與機械、土建、 交通水利等工程密切相關，在基礎課與專業課之間起著橋梁作用。其任務是：
1.研究構件的強度、剛度及穩定性問題；實驗分析構件所用材料的力學性質， 為構件的設計提供理論基礎和計算方法。
2.培養學生具有一定的計算能力、理論分析和實驗分析能力。
3.為學生學習後續課程和工程技術提供必要的力學基礎。
4.加強學生的抽象思維能力和科學的世界觀。
5.培養學生的工程觀點和解決問題的能力。
二、課程教學內容的基本要求、重點和難點及學時分配
1. 緒論（2學時）
基本要求：了解構件強度、剛度和穩定性的概念，明確本課程的主要任務。理解變形固體的概念和基本假設。明確理解內力、應力、應變概念。了解基本變形桿件的受力和變形特徵
重點與難點：外力與內力，應力、正應力和切應力，變形、線應變和角應變概念。截面法求內力。
2.四種基本變形（32學時）
基本要求：熟練掌握採用截面法求桿件在拉（壓）、扭轉和彎曲變形時的內力，並能繪製相應的內力圖。理解拉（壓）直杆、圓軸和梁對稱彎曲時的應力、變形公式的推導過程，明確平面假設的意義和作用。
掌握應力隨所在截面方位的變化規律。熟練掌握強度、剛度問題的計算，掌握超靜定杆系的一般解法，並能熟練計算一次超靜定杆系。掌握「以切線代替圓弧」法求簡單珩架節點位移的方法。
了解應力集中現象和應力集中係數的意義了解剪下、擠壓概念，掌握切切和擠壓的實用計算。深刻理解切應力互等定理和剪下胡克定律。了解圓柱形密圈彈簧應力和變形的計算方法；了解有關矩形截面杆扭轉時橫截面上切應力分布規律主要結論及其強度和剛度的計算方法。
重點與難點：（1）軸向拉（壓）。該部分是本課程中的乙個最基本的問題，內容雖然簡單，但由於其眾多概念在後面章節裡將經常出現，故極為重要。
難點是：小變形條件下求杆系節點位移的應用（以切代弧法）；拉（壓）杆的一次超靜定問題（包括溫度應力和裝配應力）。（2）剪下。
剪下、擠壓概念；連線件剪下面和擠壓面的判別，剪下、擠壓的實用計算。切應力互等定理；剪下胡克定律。剪下內容較多涉及工程實際結構，看懂工程結構荷載圖，進行受力分析是難點。
如綜合運用拉壓、剪下和擠壓強度條件對連線件進行強度計算。（3）扭轉。受扭圓軸的內力、應力、扭轉角計算及強度、剛度條件。
綜合運用強度、剛度條件解決圓軸設計問題及扭轉的超靜定問題較難。（4）彎曲。平面彎曲的概念；支座和支座反力；截面法求內力；按內力方程作內力圖是基本方法；總結內力與外力的關聯規律，由外力直接得出內力的代數計算式（簡易法），應熟練掌握；利用切力、彎矩與荷載集度間的微分、積分關係，分析內力圖的形狀特點，結合控制面上的內力值，簡便地作出內力圖，該方法不需較嚴格的數學知識，在工程上應用廣泛；疊加法原理有一定適用條件，並且需一定準備知識，方可簡便有效作圖。
純彎曲概念；中性層和中性軸；梁橫截面上正應力、切應力計算。正應力、切應力強度條件，其中正應力強度條件是控制性條件。難點是應力計算公式的推導及提高梁抗彎強度的措施評價。
撓度和轉角；梁的撓曲線近似微分方程；用積分法求梁的變形，用疊加原理求梁的變形，用變形比較法解一次超靜定梁，選擇基本靜定梁尤為重要。梁的剛度條件
3.應力狀態分析和強度理論（10學時）
基本要求：明確一點應力狀態、主應力和主平面、單元體等基本概念，熟練掌握單元體的擷取方法及其各面上應力分量的計算方法。掌握用解析法和**法計算平面應力狀態下的任意斜截面上的應力、主應力和主平面方位,會在單元體上畫出主平面圖，並標出主應力。
了解三向應力狀態的應力圓畫法，熟練掌握單元體最大切應力計算。掌握廣義胡克定律的應用，了解關於複雜應力狀態變形比能、形狀改變比能和體積改變比能的一些主要結論和公式。了解平面應變狀態的分析方法和有關結論，強度理論概念；了解材料常見的兩種破壞方式，理解四種常見強度理論及莫爾強度理論或純切切強度理論。
熟練掌握用第
三、第四強度理論進行強度計算。
重點與難點：一點的應力狀態、單元體概念。平面應力狀態下的應力研究和應變研究（數值法和**法）。
三向應力狀態下的最大切應力；廣義胡克定律；變形比能、形狀改變比能和體積改變比能。強度理論概念；脆性斷裂的強度理論；流動失效的強度理論；強度理論的選擇
4.組合變形（6學時）
基本要求：了解組合變形桿件強度計算的基本方法，掌握危險截面、危險點的判定方法。掌握斜彎曲、拉（壓）彎組合、圓軸的彎扭組合變形時的應力和強度計算。掌握繪製截面核心的方法
重點與難點：組合變形時桿件橫截面上應力計算：兩個平面彎曲的組合；拉伸（壓縮）和彎曲的組合；扭轉和彎曲的組合。截面核心概念及計算。結構中組合變形的桿件的強度計算較難。
5.截面的幾何性質（4學時）
基本要求：掌握截面的幾何性質定義，熟練掌握慣性矩、慣性積的平行移軸公式、轉軸公式，熟練計算組合截面對形心軸的慣性矩和靜矩；會計算簡單組合截面的主慣性軸位置和主慣性矩。
重點與難點：截面的靜矩、慣性矩和極慣性矩、慣性積的計算。熟記簡單圖形：
矩形、圓形截面的幾何性質計算結果。熟練運用平行移軸公式計算組合截面的靜矩、慣性矩；掌握轉軸公式計算截面的主慣性軸、主慣性矩。截面的幾何性質分析與證明及組合截面的形心主慣性矩的計算是難點
6.能量方法（5學時）
基本要求：理解功能原理，掌握桿件變形能的計算，熟練應用卡氏定理、單位荷載法求結構位移；掌握能量法解超靜定問題。
重點與難點：桿件的變形能表示式；卡氏定理，單位荷載法；力法求解靜不定問題；功的互等定理和位移互等定理。
7.壓桿穩定（5學時）
基本要求：明確穩定平衡、不穩定平衡和臨界力的概念，掌握兩端鉸支壓桿臨界力計算公式推導。理解長度係數的力學意義，熟練掌握四種常見約束形式下細長壓桿的臨界力計算。
明確壓桿柔度、臨界應力概念和臨界應力總圖。掌握大柔度壓桿的判定方法和穩定性計算。
重點與難點：穩定的概念；臨界力和臨界應力的計算，尤拉公式使用範圍；壓桿的穩定性計算是結構設計中的重要部分之一，應特別注意。穩定安全係數法是機械工程上常採用的穩定計算方法。
折減係數法是土木工程中常採用的穩定計算方法
8.動荷載和交變應力（8學時）
基本要求：掌握桿件勻加速直線運動或勻速轉動時的動應力計算。掌握構件受衝擊荷載作用時動應力計算，了解受強迫振動時的動應力計算。
理解動荷係數概念。了解疲勞破壞的機理和特點，掌握交變應力的應力幅、平均應力和迴圈特性的計算。明確材料疲勞極限的概念，了解其測試原理和方法。
掌握結構的疲勞破壞計算。
重點與難點：動荷載概念；勻加速直線運動和等速轉動、衝擊時動荷係數計算。疲勞破壞的特點，交變應力各名詞解釋；構件疲勞強度計算。
9.實驗教學（8學時）
基本要求：對一些材料的基本常用力學效能指標進行測定，對根據假設匯出的理**式加以驗證。實驗應力的初步分析，掌握所用儀器裝置的操作規程及熟練使用儀器裝置，進行資料採集及分析，觀察實驗過程中各種物理現象。
重點與難點：實驗方案的制定，惠斯頓電橋的理論知識與實驗應用實驗誤差的分析，儀器裝置的操作使用。
實驗名稱、內容與學時分配表
三、能力培養的要求
1.分析能力：具有建立受力結構中桿件力學簡圖的能力。能夠對杆系進行受力分析，並以圖示之。
2.計算能力：具有對彈性靜定直杆、超靜定直稈進行強度、剛度計算的能力。具有對細長壓桿穩定性計算的能力。
3.實驗分析能力：使學生具有初步的實驗分析材料力學效能的能力。對實驗應力分析有一定認識。提高實驗現象的觀察力。
4.自學能力：具有自學和閱讀課程參考書的能力。
5.表達能力：作業中文字要流暢，書寫要整潔，圖表要清晰，計算步驟要嚴
謹，計算結果要準確。
四、教材與參考書目：
教材：《材料力學》（第四版）劉鴻文主編高等教育出版社（機本用）
《材料力學》（第四版）孫訓方等編高等教育出版社（工本用）
參考書目：不限，相應材料力學教材和其學習指導書。
五、考核形式：閉卷筆試
六、有關說明
1.本課程教學中，學生必須完成一定數量的課外作業，課外習題量建議應不少於學時數的1.75倍，本課程約130道題。習題型別包括：概念題、簡單證明題、基本運算題和綜合題。
2.實驗是教學的乙個重要環節，用於基本實驗的學時數應不少於8學時。
3.材料力學教材選用：機械類本科專業建議使用劉鴻文主編的《材料力學》，土建類本科專業建議使用孫訓方等主編的《材料力學》，兩教材均為高等教育出版社出版，屬優秀教材
4.本課程應講、練結合，習題課或課堂討論時間建議不少於課程學時數的1/8。 5.同課程大綱要求的不同專業應同卷測試，試卷題目從國家推薦使用的試題庫中選擇。
6.授課內容應力求淺顯簡明，少用較深的數學知識。
七、課程建設與改革摘要
本課程教學內容的選取應注意三個方面，一是精選內容以減少與己學課程《理論力學》及後續課程《結構力學》的重疊現象；二是採用分層次和模組式的課程結構，授課內容安排由廣而深到特例、易；三是新增目前工程上常用的新型材料的力學效能分析，與時代保持同步。
《材料力學》教學大綱
大綱說明 課程 5125001 課程總學時 64課時 講課54課時，實驗10課時 總學分 4學分 課程類別 必修 適用專業 土木工程專業 本科 預修要求 高等數學 理論力學 課程的性質 目的 任務 材料力學是一門重要的技術基礎課，是其它技術課和專業課的基礎。材料力學的任務就是在對構件進行力學分析的基...
材料力學教學大綱
第一章緒論 2 學時 教學目的與要求 1.了解構件的強度 剛度和穩定性的概念。2.明確材料力學的課程的地位和任務。3.理解變形固體的基本假設 條件及其意義。4.明確內力的概念初步掌握用截面法計算內力的方法。5.建立正應力 切應力 線應變 切應變的基本概念。6.了解桿件四種基本變形的受力的特點和變形特...
材料力學教學大綱
課程 31010240 學位課程 非學位課程 學位課 學時 學分 60 4 適用專業 機械工程與自動化專業 課程簡介 材料力學 是機械工程及自動化專業必修的一門主要基礎課。它的任務是在保證構件既安全適用又經濟的前提下，為構件選擇合適的材料，確定合理的截面形狀和尺寸，提供必要的計算方法和實驗技術。並要...