《材料力學》課程授課教案
課程編號：b03086
課程中文名稱：材料力學/ material mechanics
課程總學時/學分： 76/4 （其中理論 60 學時，實驗 16 學時 ）
適用專業：過程控制專業、材料成型專業
一、課程地位
本課程是機械及土木類專業的主要技術基礎課，其目的是掌握最基本的杆、杆系、剛架結構的計算原理和方法，了解各類結構的內力分布特徵，為機械和土木類工程後續課程如結構力學、彈性力學、機械製造及設計類課程、混凝土結構設計、鋼結構等打好力學基礎，並培養結構分析與計算方面的能力，該課程須先修完高等數學、工程數學、大學物理、理論力學課程後學習。
二、教材及主要參考資料
教材：劉鴻文主編 《.材料力學》(i、 ii).第四版高等教育出版社 2023年1月
主要參考資料：
1. 孫訓方等編《.材料力學》(i、 ii).第四版高等教育出版社
2、胡增強編《材料力學學習指導》 高等教育出版社
3、顧志榮、吳永生編《材料力學學習方法及解題指導》 同濟大學出版社
4、苟文選主編 《材料力學導學、導教、導考(上、下冊) 》 西北工業大學出版社
四、課時分配
五、考核方式與成績核定辦法
1. 考核方式：期末筆試+平時考核
2. 成績核定辦法：筆試佔70%，平時佔30%
六、授課方案
第一章緒論
1. 教學要求
了解材料力學的任務，了解桿件變形基本形式。
掌握可變形固體的性質及其基本假設，熟練掌握應力、應變概念，
2. 教學重點與難點
重點：變形固體的性質及其基本假設、切應變。
難點：切應變概念。
3. 教學策略
多**加板書講授、課堂提問、練習，注意受力分析多採用板書講授為好
4. 參考書目：
1、胡增強編《材料力學學習指導》 高等教育出版社
2、顧志榮、吳永生編《材料力學學習方法及解題指導》 同濟大學出版社
3、苟文選主編 《材料力學導學、導教、導考(上、下冊) 》 西北工業大學出版社
5. 教學內容：
1．1材料力學的任務
為保證工程結構或機械的正常工作，構件應有足夠的能力負擔起應當承受的載荷。因此，它應當滿足以下要求（1）：強度要求（2）：剛度要求（3）：穩定性要求
1．2變形固體的基本假設
（1）連續性假設、（2）均勻性假設、（3）各向同性假設
1．3外力及其分類
1．4內力、截面法和應力的概念
1．5變形與應變
1．6桿件變形的基本形式
（1）拉伸或壓縮、（2）剪下、（3）扭轉、（4）彎曲
第二章拉伸、壓縮與剪下
1. 教學要求
了解軸向拉(壓)的基本概念及應變能的計算，掌握軸力圖的作法及橫截面、截面的應力，能熟練利用虎克定律計算桿件的變形，掌握材料拉伸和壓縮的力學效能，掌握簡單的拉（壓）超靜定問題的分析。
2. 教學重點與難點
重點：橫截面、斜截面的應力、桿件的變形計算。
難點：拉（壓）超靜定問題的分析：
3. 教學策略
板書講授、課堂提問、練習。
4. 參考書目：
1、胡增強編《材料力學學習指導》 高等教育出版社
2、顧志榮、吳永生編《材料力學學習方法及解題指導》 同濟大學出版社
3、苟文選主編 《材料力學導學、導教、導考(上、下冊) 》 西北工業大學出版社
5. 教學內容：
§2．1軸向拉伸與壓縮的概念和例項
§2．2軸向拉伸或壓縮時橫截面上的內力和應力
§2．3直杆軸向拉伸或壓縮時斜截面上的應力
1．橫截面上的正應力
2．斜截面上的應力
§2．4材料拉伸時的力學效能
材料在外力作用下表現出變形及破壞的特性。材料的巨集觀力學效能主要依靠實驗方法測定。如材料的比例極限，彈性極限，屈服極限，延伸率，斷面收縮率ψ，彈性模量e，橫向變形因數（泊松比）μ等。
常溫、靜載下拉伸試驗是確立材料力學效能的最基本試驗。
試驗裝置：萬能材料試驗機。
標準試件：圓截面 l=5d或 l=10d
以低碳鋼（含碳量低於0.3%的碳素鋼）為例介紹拉伸試驗。
一、低碳鋼（q235）拉伸時的力學效能
清除尺寸影響作σ~ε曲線，根據曲線特徵大致分為四個階段研究材料力學效能。
1．彈性階段（ob）
2．屈服階段（bc）
3．強化階段（ce）
4．區域性變形階段（頸縮）（ef）
5．延伸率和斷面收縮率
6．解除安裝定律及冷作硬化
二、其他塑性材料拉伸時的力學效能
其他塑性材料：中碳鋼、高碳鋼、合金鋼、鋁合金、青銅、黃銅。
§2.5材料壓縮時的力學效能
§2.7 失效、安全因數和強度計算
一．失效：工程中將構件不能正常工作稱為失效。
二．破壞準則：就強度而言
三．安全因數：
四．強度條件
§2.8 軸向拉伸或壓縮時的變形
§2.9 軸向拉伸或壓縮的應變能
1．變形能（應變能）
固體受外功作用而變形，在變形過程中，外力所作的功轉變為儲存於固體內的能量，固體在外力作用下，因變形而儲存能量稱為變形能或應變能。變形能有彈性變形能與塑性變形能。當外力逐漸減小，變形逐漸減小，固體會釋放出部分能量而作功，這部分能量為彈性變形能。
2．軸向拉（壓）時的應變能
3．應變能密度（比能）
§2.10 拉伸、壓縮超靜定問題
一． 超靜定問題
利用靜力平衡方程，不能確定全部未知力的問題，稱為超靜定問題。未知力的數與獨立平衡數目之差數稱為超靜定次數。
二． 超靜定問題解法
（1）建立足夠的補充方程
（a）靜力學方面——平衡方程
（b）幾何學方面——變形協調條件
（c）物理學方面——物理條件
（b）（c）補充方程。
（2）變形協調條件
（3）物理條件
§2.11溫度應力和裝配應力
一．溫度應力
二．裝配應力
2．12應力集中的概念
§2.13 剪下和擠壓的實用計算
1． 剪下的實用計算
（1）連線件：鉚釘、銷釘、螺栓、鍵等都是受剪構件。
（2）切應力
（3）強度條件
2．擠壓的實用計算
（1）擠壓：在外力作用下，在連線件和被連線件之間，必須在接觸面上相互壓緊，這種現象稱為擠壓。
（2）擠壓應力
（3）擠壓面面積：
（4）強度條件：
第三章扭轉
1. 教學要求
了解薄壁圓筒扭轉時的應力分析過程，了解等直圓杆扭轉時的應變能及扭轉超靜定問題，掌握扭矩圖的作法，掌握等直圓杆扭轉時的強度和剛度條件。
2. 教學重點與難點
重點：等直圓杆扭轉時的強度和剛度條件。
難點：超靜定問題的分析：
3. 教學策略
板書講授、課堂提問、練習。
4. 參考書目：
1、胡增強編《材料力學學習指導》 高等教育出版社
2、顧志榮、吳永生編《材料力學學習方法及解題指導》 同濟大學出版社
3、苟文選主編 《材料力學導學、導教、導考(上、下冊) 》 西北工業大學出版社
5. 教學內容：
§3．1扭轉的概念與例項
§3.2 外力偶矩的計算，扭矩和扭矩圖
2．扭矩和扭矩圖
（1）截面法、平衡方程
（2）扭矩符號規定：為無論用部分i或部分ii求出的同一截面上的扭矩不但數值相同且符號相同、扭矩用右手螺旋定則確定正負號。
（3）扭矩圖
§3.3 純剪下
1．薄壁圓筒扭轉時的切應力
2．切應力互等定理
3．切應變剪下胡克定律
4．三個彈性常數之間的關係
5．剪下應變能
§3．4圓軸扭轉時的應力
§3．5圓軸扭轉時的變形
§3．6圓柱形密圈螺旋彈簧的應力和變形
§3．7非圓截面杆扭轉的概念
第四章彎曲內力
1. 教學要求
了解梁的計算簡圖及剪力和彎矩的概念，掌握運用內力方程作內力圖的方法，了解疊加原理作內力圖，掌握彎矩、剪力和分布荷載集度的微分關係，並能熟練運用。
2. 教學重點與難點
重點：內力圖，彎矩、剪力和分布荷載集度三者的微分關係。
難點：作內力圖。
3. 教學策略
板書講授、課堂提問、練習，作內力圖應詳細分步講授分析過程。
4. 參考書目：
1、胡增強編《材料力學學習指導》 高等教育出版社
2、顧志榮、吳永生編《材料力學學習方法及解題指導》 同濟大學出版社
3、苟文選主編 《材料力學導學、導教、導考(上、下冊) 》 西北工業大學出版社
5. 教學內容：
4．1彎曲的概念與例項
4．2受彎桿件的簡化
4．3剪力和彎矩
一般說，在梁的截面上都有剪力fs和彎矩m，在數值上，剪力fs等於截面以左所有外力在梁軸線的垂線（y軸）上投影的代數和；彎矩m等於截面以左所有外力對截面形心取力矩的代數和，
4．4 剪力方程和彎矩方程剪力圖和彎矩圖
一般情況下，梁橫截面上的剪力和彎矩隨截面位置不同而變化，剪力和彎矩為截面位置座標x的函式。
上面函式表示式稱為剪力方程和彎矩方程，根據剪力方程和彎矩方程，可以描出剪力和彎矩隨截面位置變化規律的圖線稱為剪力圖和彎矩圖。
4．5載荷集度、剪力和彎矩間的關係
4．6靜定剛架平面曲杆的彎曲內力
1．靜定剛架
2．平面曲杆（平面曲梁）
第五章彎曲應力
1. 教學要求
了解純彎曲梁橫截面的正應力，熟練掌握橫力彎曲梁的正應力和切應力強度條件，了
解梁的荷載、支座對梁截面的影響。
2. 教學重點與難點
重點：橫力彎曲梁的正應力和切應力強度條件。
難點：橫力彎曲梁的正應力和切應力強度條件應用。
3. 教學策略
板書講授、課堂提問、練習。
4. 參考書目：
1、胡增強編《材料力學學習指導》 高等教育出版社
2、顧志榮、吳永生編《材料力學學習方法及解題指導》 同濟大學出版社
3、苟文選主編 《材料力學導學、導教、導考(上、下冊) 》 西北工業大學出版社
5. 教學內容：
§5.1 純彎曲
§5.2 純彎曲時的正應力
§5-3 橫力彎曲時的正應力
1．純彎曲正應力公式推廣應用於橫力彎曲
2．最大正應力
3．強度條件
4．強度計算
§5.4 彎曲切應力
§5.6 提高彎曲強度的措施
彎曲正應力為控制梁的主要因素。由梁的強度條件
合理安排梁的受力情況，降低mmax。
採用合理截面形狀，提高wz
1．合理安排梁的受力情況，降低mmax
2．梁的合理截面，提高wz
3．等強度梁的設計
（1）等截面梁是按最大彎矩設計
（2）等強度梁是按變截面設計
第六章彎曲變形
材料力學教案
第一篇力學基礎 2.2 材料的力學效能 教學目標 通過學習材料力學效能使學生能夠從各種機械零件或構件最常見的服役條件和失效現象出發，了解時效現象的微觀機制，提出衡量材料時效抗力的力學效能指標 掌握各種指標的物理概念 實用意義和測試方法 明確它們之間的相互關係 分析各種因素對力學效能指標的影響，為機械...
材料力學教案
第三章材料力學 軸向拉伸與壓縮 一 基本內容 1 重要概念 1 桿件變形的基本形式 軸向拉伸或壓縮 剪下 扭轉 彎曲 2 變形固體的概念 變形固體的性質比較複雜，在對構件進行強度 剛度和穩定性計算時，為了簡化起見，常略去材料的次要性質，並根據其主要性質作出假設，將它們抽象為一種理想的力學模型，作為材...
材料力學教案
緒論一 材料力學的發展 材料力學源於人們的生產經驗，是生產經驗的提煉和濃縮，同時形成理論後又應用於指導生產實踐和工程設計。西元前2250年，古巴比倫王漢謨拉比法典 公元1103年，宋代李誡 營造法式 1638年，伽利略，梁的強度試驗和計算理論 1678年，英國科學家r.hooke的胡克定律 二 材料...