《材料力学A》教学大纲.docx
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《材料力学A》教学大纲
《材料力学A》教学大纲
一、课程基本信息
开课单位
机械与运载工程学院
课程代码
ME04004
课程名称
材料力学A
英文名称
MECHANICSOFMATERICALSA
课程性质
学科基础必修课
学分
4
总学时
96
先修课程
高等数学
开课学期
2013-2014-2
适应专业
机自、热能
二、课程描述
中文：
这是一门针对工科学生开设的专业平台课，该门课程主要讲授固体材料及其制成构件承受各种荷载时的强度、刚度和稳定性等力学性能。
该课程是航空航天、机械工程、土木工程和材料工程等专业的一门重要专业基础课程，是相关专业的学生学习后续课程、掌握土木和机械工程设计技术所必备的理论基础，也是相关专业硕士研究生入学考试指定的考试科目之一。
通过《材料力学》课程的学习，学生能够掌握杆件的强度、刚度和稳定性问题的基本概念、基础知识和一定的分析能力，能够具有比较熟练的计算能力和一定的实验能力。
英文：
Thisisanimportantprofessionalbasiccourseformajorsofengineering,suchasaerospace,mechanicalengineering,civilengineeringandmaterialsengineering,introducingthestrength,stiffnessandstabilityofsolidmaterialsandtheircomponentssubjectedtovariousloads.AsoneofthesubjectsforGraduateEntranceExamination,thiscourseisanecessarytheoreticalbasisfortheprofessionalfollow-upcourseforstudentslearningtocivilengineeringandmechanicalengineeringtechnology.Themaincontentsofthiscoursearethebasicconcepts,approachesandknowledgeofstrength,stiffnessandstabilityofsolidmaterialsandtheircomponents.Thestudyofthiscoursedevelopsthebasicanalysiscapability,computingpowerandcapacityofacertainexperiment.
三、课程内容
（一）课程教学目标
学生通过材料力学的学习，对构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分析能力和初步的实践能力。
掌握分析和解决强度、刚度、稳定性等问题的基本方法；初步掌握运用所学知识，从实际工程问题提出力学模型的方法；以材料力学课程为载体，结合力学史和方法论，表现知识发生的过程，培养学生严密科学的思维方法和开放的分析和解决问题的能力，培养学生的创新精神。
（二）基本教学内容
第一章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解材料力学的任务和杆件变形的基本形式，了解构件强度、刚度和稳定性的概念；理解变形固体的基本假定、条件和意义；理解内力、正应力、剪应力、剪应变及单元体的基本概念；初步掌握用截面法计算内力的方法。
教学重点：
材料力学的任务；变形固体的基本假定；杆件的基本变形形式；截面法计算内力。
教学难点：
变形固体的基本假定。
教学内容：
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；应力的概念；线应变和剪应变；杆件变形的基本形式。
学时分配：
4学时
第二章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解横向变形系数（泊松比），材料的拉伸与压缩力学行为和性质参数，了解应力集中现象和应力集中因数的意义；理解杆件内力、轴力和应力的概念，理解抗拉（压）刚度的概念；掌握轴向拉压时的强度条件及其应用，掌握轴向拉、压时的胡克定律及其应用，掌握拉压静不定问题的解法；学会应用截面法计算轴力，画轴力图。
教学重点：
轴力、轴力图与截面法；应力；材料的力学性质；拉压杆的强度条件；轴向拉压时变形的计算；拉压静不定问题。
教学难点：
轴向拉压时变形的计算；拉压静不定问题
教学内容：
轴向拉伸和压缩的基本概念和实例；截面法、轴力和轴力图；直杆横截面和斜截面上的应力，最大剪切应力；低碳钢和铸铁的拉伸试验及拉伸时材料的力学性质；低碳钢和铸铁的压缩试验及压缩时材料的力学性质；许用应力，强度条件；圣维南原理；轴向拉伸和压缩时的变形；应变能、比能；应力集中的概念；简单拉压静不定问题。
学时分配：
10学时
第三章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解剪切和挤压的概念；理解剪切变形的力学模型、受力特征和变形特征；掌握剪切和挤压实用计算的强度条件；学会工程中剪切和挤压问题的实用计算方法。
教学重点：
剪切的概念；剪切和挤压的实用计算。
教学难点：
剪切和挤压面积的确定。
教学内容：
纯剪切、剪切虎克定律、剪应力互等定理；剪切的概念、实例，剪切、挤压的实用计算。
挤压的概念与实例，挤压的实用计算。
学时分配：
8学时
第四章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解纯剪切的应力状态，剪切胡克定律及其应用，剪应力互等定理，非圆截面杆扭转；理解剪应力互等定理的含义，圆截面杆受扭时剪应力的分析思想；掌握受扭杆件外力偶矩和横截面扭矩的计算方法，掌握最大剪应力、极惯性矩、截面抗扭系数的计算方法，掌握计算杆件扭转变形的方法；学会应用剪应力强度条件进行圆截面杆的强度校核、合理的极限载荷估算和截面尺寸设计的方法，学会应用剪应力刚度条件进行圆截面杆的刚度校核以及应用刚度条件进行合理的极限载荷估算和截面尺寸设计的方法。
教学重点：
扭转特点；外力偶矩的计算；扭矩和扭矩图；圆轴扭转时的应力；圆轴扭转时的变形；圆轴扭转时的强度条件和刚度条件。
教学难点：
扭矩符号规定及扭矩图。
教学内容：
扭转的概念和实例；扭矩和扭矩图；薄壁圆筒扭转时的应力和变形；圆轴扭转时的应力和变形；强度和刚度条件；扭转时的弹性应变能；密圈弹簧的应力和变形；非圆截面扭转的概念。
学时分配：
6学时
第五章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解平面弯曲的概念；理解平面弯曲的概念，；掌握截面上剪力和弯矩的计算方法，会列剪力、弯矩方程，熟练掌握分布载荷、剪力和弯矩间的微分关系；学会应用分布载荷、剪力和弯矩间的微分关系进行较核及绘制内力图。
教学重点：
弯曲的一些相关概念；弯曲内力及其符号；剪力方程与弯矩方程；剪力图与弯矩图；分布载荷、剪力和弯矩间的微分关系及其应用。
教学难点：
内力正负号；应用分布载荷、剪力和弯矩间的微分关系进行较核及绘制内力图。
教学内容：
梁弯曲的基本概念；剪力与弯矩；剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图；弯矩、剪力、分布载荷间的关系；运用叠加法绘弯矩图；平面曲杆的弯曲内力。
学时分配：
6课时
第六章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解几种常见截面的弯曲剪应力分布规律，建立弯曲中心的概念，了解一般薄壁杆间弯曲剪应力、剪力流的分布规律，了解提高梁强度的一些主要措施；理解纯弯曲、横力弯曲、中性层、中性轴的概念，；掌握弯曲正应力的计算、弯曲正应力强度条件及其应用，掌握常见截面梁横截面上最大剪应力的计算和弯曲剪应力强度的校核方法；学会应用正应力强度条件进行强度计算。
教学重点：
弯曲正应力的计算、弯曲正应力强度条件及其应用；常见截面梁横截面上最大剪应力的计算和弯曲剪应力强度的校核方法。
教学难点：
弯曲正应力的计算；常见截面梁横截面上最大剪应力的计算。
教学内容：
梁弯曲的形式；弯曲理论的基本假设；纯弯曲梁截面上的正应力；横力弯曲梁界面上的应力；梁的强度条件；提高弯曲强度的措施。
学时分配：
8学时
第七章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解平面弯曲梁变形的概念及工程上用于度量梁的变形的物理量（挠度和转角）以及它们之间的关系，了解建立梁的挠曲线的近似微分方程的数学和力学的依据，了解提高梁刚度的主要措施；理解弯曲静定梁与弯曲静不定梁的区别；掌握积分法计算单跨静定梁在简单载荷作用下的转角和挠度方程，熟练掌握叠加法计算梁某截面的挠度和转角，掌握梁的刚度校核，掌握简单静不定梁的求解方法；学会使用位移边界条件和分段处的连续光滑条件定积分常数。
教学重点：
梁的挠曲线的近似微分方程；用积分法计算单跨静定梁在简单载荷作用下的转角和挠度方程；叠加法计算梁某截面的挠度和转角；梁的刚度条件；变形比较法求解简单静不定梁。
教学难点：
积分常数的确定；叠加法计算梁某截面的挠度和转角；简单静不定梁的求解。
教学内容：
梁的变形及其度量指标一挠度、转角；弹性挠曲轴的近似微分方程； 挠度及转角的计算；重积分法、叠加法、挠度、转角计算的其它方法；梁的刚度计算；弯曲超静定问题；提高梁刚度的原则及具休措施。
学时分配：
6学时
第八章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解平面应变状态的分析方法和有关结论，了解材料常见的两种破坏方式，了解关于复杂应力状态下应变比能、形状改变比能和体积改变比能的一些主要结论和公式；理解一点的应力状态、主应力和主平面、单元体等基本概念，掌握用解析法和图解法计算平面应力状态下任意斜截面上的应力、主应力和主平面方位，掌握三向应力状态下单元体最大剪应力的计算方法，学会用广义胡克定律求解三维均匀变形问题，学会用第三和第四强度理论进行强度计算的方法。
教学重点：
一点的应力状态；主应力、主平面；应力状态分析-解析法；应力状态分析-图解法；三向应力状态下的最大剪应力；广义胡克定律；
教学难点：
一点的应力状态；应力状态分析-解析法。
教学内容：
应力状态、主应力和主平面的概念；平面应力状态下的应力分析－解析法和图解法；三向应力状态基本概念；平面应力状态下的应变分析；广义虎克定律；
学时分配：
10学时
第九章
教学目的与要求：
理解各强度理论的物理含义和适用范围；掌握用第一和第二强度理论进行强度计算的方法；学会用第三和第四强度理论进行强度计算的方法。
教学重点：
强度理论。
教学难点：
强度理论。
教学内容：
强度理论问题的提出及强度理论的概念，古典强度理论，四种常用的古典强度理论莫尔强度理论。
学时分配：
4学时
第十章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解组合变形的常见形式，了解偏心压缩的应力状态分析和截面核心的概念；理解叠加原理的应用条件和方法；掌握拉伸或压缩与弯曲的组合变形杆的应力和强度计算，掌握偏心压缩杆件的强度分析方法，掌握弯扭组合变形杆的强度和应力计算；学会应用第三、第四强度理论对弯扭组合圆截面杆件进行强度分析的方法。
教学重点：
组合变形和叠加原理；拉伸或压缩与弯曲的组合；偏心压缩；扭转与弯曲的组合。
教学难点：
叠加原理；危险截面的判定。
教学内容：
组合变形的概念和叠加原理；斜弯曲；拉伸（压缩）与弯曲的组合；偏心拉伸（压缩）与截面核心；扭转与弯曲的组合。
学时分配：
8学时
第十一章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解两端铰支压杆临界载荷的计算方法，了解提高压杆稳定性的主要措施；理解失稳现象、临界载荷、临界应力等概念，理解欧拉公式的适用范围；掌握四种常见约束下细长压杆临界载荷的计算；学会通过柔度的计算，判断该压杆属于大柔度、中等柔度还是小柔度压杆的方法，并能熟练其临界载荷的计算和稳定性的校核方法。
教学重点：
弹性体稳定性的概念；细长压杆中心受压时的临界载荷与临界应力；压杆的稳定计算；提高稳定性的措施。
教学难点：
几种柔度压杆的判别方法以及相应的临界载荷的计算和稳定性的校核；柔度和长度系数概念的理解。
教学内容：
压杆稳定性的概念；两端铰支细长压杆的临界载荷和欧拉公式；其他支座下细长杆的临界压力；欧拉公式的适用范围；压杆的稳定交合；提高压杆稳定性的措施。
学时分配：
8学时
第十二章
教学目的与要求：
学会用能量法推导其他形式冲击时的动应力和动变形公式。
教学重点：
虚功原理；单位力法；莫尔定理；计算莫尔积分的图形互乘法；卡氏定理；互等定理。
教学难点：
虚功原理；单位力法；莫尔定理；计算莫尔积分的图形互乘法；卡氏定理；互等定理。
教学内容：
虚功原理；单位力法；莫尔定理；计算莫尔积分的图形互乘法；卡氏定理；互等定理。
学时分配：
8学时
第十三章
教学目的与要求：
通过本章的教学，使学生了解提高构件抗冲击能力的主要措施；理解自由落体；冲击应力和变形公式的推导过程和假设条件，熟练掌握受该冲击作用时简单结构的动应力；和动变形的计算方法；掌握匀加速直线运动杆件和匀速转动圆环的应力和强度计算方法。
教学重点：
自由落体冲击时构件的强度和刚度计算；匀加速直线运动杆件和匀速转动圆环的应力和强度计算。
教学难点：
自由落体冲击时构件的强度和刚度计算；匀加速直线运动杆件和匀速转动圆环的应力和强度计算。
教学内容：
动荷问题的一般概念；动荷问题的一般概念；解决动荷问题的方法·动静法·能量法；动静法的应用；构件匀加速直线运动时的应力计算；构件匀速转动时的应力计算。
学时分配：
6学时
附录：
平面图形的几何性质
教学内容：
静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径；平行移轴公式、转轴公式；主形心轴和主形心惯性矩。
学时分配：
4学时
四、考核方式
（1）全体统考，密封评卷，流水作业；
（2）平时成绩15%+实验成绩15%+期中考试20%+期末考试50%
五、教材及参考书
教材：
《材料力学》戴宏亮湖南大学出版社
参考书：
《材料力学》刘鸿文主编高等教育出版社第四版
六、授课手段
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--[endif]-->多媒体软件辅助教学可以节省大量时间，传递更多的信息量，建议广泛使用，并不断总结经验，完善课件。
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supportLists]-->2.
--[endif]-->作业是检验学生学习情况的重要教学环节，为了帮助学生掌握课程的基本内容，培养分析、运算的能力，布置习题80－90个，并适当安排一定数量的习题分析讨论课。
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supportLists]-->3.
--[endif]-->实验是教学的一个主要环节，用于基本实验的时间为6学时，每次实验每小组3－4人，使每个学生均有亲自操作的机会，另外广泛使用材料力学实验的计算机模拟软件。
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--[endif]-->小班讨论课
《材料力学A》教学进程表
课程代码:
ME04004课程名称:
材料力学A选用教材：
《材料力学》戴宏亮湖南大学出版社
授课学期：
2013-2014-2授课班级：
120073-010120073-011120073-012授课教师：
张见明
授课时间，地点:
周三5-6节，复303；周五5-6节，复303
讨论时间，地点:
（120073-012班）4-16周双周每周三9-10节中304；（120073-011班）3-15周单周每周三9-10节中304；（120073-010班）4-16周双周每周五7-8节中107。
备注：
1、实验包含项目、案例、仿真、模拟、编程、写作等多种形式；考试（测验）包含用机试、考查、测试、期中考试等多种形式；项目实做包含课程设计、案例、实习、编程、写作等多种形式。
2、讨论、考试、实验、项目实做的单元格请加不同的底色。
3、以下所填内容为填写示范！
周次
日期
课堂讲授
阅读内容
作业
讨论
考试（测验）
实验
项目实做
备注
1
2月26日
绪论
教材《材料力学》
绪论
课程中心网站可下载相关文件
2月28日
轴向拉压时的内力、应力
教材《材料力学》
第二章2.1-2.3
2-1，2-2，2-4，2-6
平时成绩占总评成绩15%，期末考试前公布。
2
3月5日
拉伸和压缩时材料的力学性能
教材《材料力学》
第二章2.4-2.5
2-8，2-9，2-10
3月7日
轴向拉伸和压缩时的强度计算、变形计算、应变能
教材《材料力学》
第二章2.6-2.8
2-11，2-13，2-17，2-19
3
3月12日
拉压超静定问题、变温应力、装配应力;应力集中的概念
教材《材料力学》
第二章2.7-2.10
2-25，2-26，2-28
小班指导课
作业点评
轴向拉压、应变能习题课
3月14日
剪切和挤压的实用计算
教材《材料力学》
第三章3.1-3.2
3-2，3-5，3-8
1、材料在拉压时的力学性能测试；
2、电阻应变测量原理及实验操作。
实验成绩占总评成绩15%，期末考试前公布。
4
3月19日
圆轴扭转时的内力、应力
教材《材料力学》
第四章4.1-4.3
4-1，4-2，4-6，4-9
小班指导课
作业点评
轴向拉压、应变能习题课
3月21日
圆轴扭转时的变形
教材《材料力学》
第四章4.4-4.6
4-11，4-14，4-19
小班指导课
作业点评
轴向拉压、应变能习题课
5
3月26日
弯曲问题概述；剪力和弯矩
教材《材料力学》
第五章5.1-5.2
5-1，5-2，5-3
小班指导课
作业点评
剪切、挤压圆周扭转习题课
3月28日
剪力和弯矩方程,剪力和弯矩图;载荷集度、剪力和弯矩之间的关系
教材《材料力学》
第五章5.3-5.4
5-4，5-5
6
4月2日
载荷集度、剪力和弯矩之间的关系
（2）
教材《材料力学》
第五章5.5
5-8，5-9，5-10
小班指导课
作业点评
剪切、挤压圆周扭转习题课
4月4日
弯曲内力图习题课及平面图形的几何性质
教材《材料力学》
附录Ⅰ
5-12，5-16
小班指导课
作业点评
剪切、挤压圆周扭转习题课
1、圆轴的扭转实验；
2、电测纯弯曲的正应力
7
4月9日
纯弯曲；纯弯曲时的正应力
教材《材料力学》
第六章6.1-6.3
6-1，6-2，6-3
小班指导课
作业点评
载荷集度、平面图形的几何性质习题课
前五章习题测验
4月11日
横力弯曲时的正应力，强度条件
教材《材料力学》
第六章6.4
6-6，6-8，6-9
8
4月16日
弯曲切应力及强度条件；提高弯曲强度的措施
教材《材料力学》
第六章6.5-6.6
6-11，6-13
小班指导课
作业点评
载荷集度、平面图形的几何性质习题课
1、电测悬臂梁的应力；
2、弯曲变形测量。
4月18日
弯曲变形概述,挠曲线微分方程，用积分法求梁的变形
教材《材料力学》
第七章7.1-7.3
7-1，7-7，7-10，7-13
小班指导课
作业点评
载荷集度、平面图形的几何性质习题课
9
4月23日
用叠加法求梁的变形，梁的刚度条件
教材《材料力学》
第七章7.4
7-20，7-21
小班指导课
作业点评
弯曲切应力、挠曲线微分方程习题课
4月25日
简单超静定梁；提高梁刚度的措施
教材《材料力学》
第七章7.5-7.6
7-15，7-16，7-18
10
4月30日
习题课
7-19，7-22
小班指导课
作业点评
弯曲切应力、挠曲线微分方程习题课
前七章期中考试
期中成绩占总评成绩20%，期末考试前公布。
5月2日
应力状态的概念,二向应力状态分析
教材《材料力学》
第八章8.1-8.2
8-1，8-6，8-11
小班指导课
作业点评
弯曲切应力、挠曲线微分方程习题课
假期上课时间待调整
11
5月7日
三向应力状态
教材《材料力学》
第八章8.3
8-10，8-21
小班指导课
作业点评
应力状态、二向应力分析习题课
5月9日
位移与应变关系；广义虎克定律
教材《材料力学》
第八章8.4-8.6
8-15，8-16，8-18
12
5月14日
强度理论
教材《材料力学》
第九章9.1-9.3
9-2，9-3，9-4，9-5
小班指导课
作业点评
应力状态、二向应力分析习题课
1、电测弯扭时的主应力；
2、压杆稳定实验。
5月16日
组合变形和叠加原理；拉伸（压缩）与弯曲的组合变形；
教材《材料力学》
第十章10.1-10.3
10-1，10-4，10-8
小班指导课
作业点评
应力状态、二向应力分析习题课
13
5月21日
弯扭组合变形
教材《材料力学》
第十章10.4-10.5
10-7，10-12，10-20
小班指导课
作业点评
强度理论、组合变形习题课
5月23日
压杆稳定的概念，细长压杆的临界力,欧拉公式适用范围
教材《材料力学》
第十一章11.1-11.4
11-1，11-5，11-7
八、九、十章习题测验
14
5月28日
压杆的稳定校核；提高压杆的稳定措施
教材《材料力学》
第十一章11.5-11.6
11-11，11-15，11-16
小班指导课
作业点评
强度理论、组合变形习题课
5月30日
概述；变形能计算；互等定理
教材《材料力学》
第十二章12.1-12.3
12-2，12-3，12-4
小班指导课
作业点评
强度理论、组合变形习题课
15
6月4日
虚功原理；单位荷载法；莫尔积分
教材《材料力学》
第十二章12.4-12.6
12-6，12-7
小班指导课
作业点评
压杆稳定校核、变性能计算习题课
6月6日
计算莫尔积分的图乘法
教材《材料力学》
第十二章12.7
12-13，12-14，2-21
16
6月11日
构件做加速运动时的应力和应变，动静法
教材《材料力学》
第十三章13.1-13.2
13-1，13-2，13-6
小班指导课
作业点评
压杆稳定校核、变性能计算习题课
6月13日
冲击载荷下的应力和应变，能量法；冲击韧性
教材《材料力学》
第十三章13.3-13.4
13-11，13-14，13-15
小班指导课
作业点评
压杆稳定校核、变性能计算习题课
17-18
考试周
期末测验
期末成绩占总评成绩50%，期末考试后公布。
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