材料力学ⅠⅡ要点.docx

1、材料力学要点材料力学（、)大纲号：11020505 学分：4 学时：64 执笔人：王兴久 审订人：尹晓春 课程性质：学科基础课一、课程的地位与作用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，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分析能力和初步的实验能力。同时为有关专业课的学习打下必要的基础。二、课程的教学目标与基本要求掌握：1.基本概念和分析方法；2.常温静载下典型材料的力学性能及初步测试方法；3.简单受力构件简化为力学计算简图的初步能力；4.基本变杆件的内力、应力和变形、强度和刚度；5.应力分析、强度理论及组合变形的强度计算；6

2、. 能量法的基本原理和计算位移的能量法；7.静不定问题的求解方法；8.轴向受压杆的稳定性计算；9. 构件的动载荷问题。三、主要内容1 绪论1.1 材料力学的任务1.1.1 构件1.1.2 变形1.1.3 载荷1.1.4 强度1.1.5 刚度1.1.6 稳定性1.1.7 变形固体1.2 变形固体的基本假设1.2.1 连续性假设1.2.2 均匀性假设1.2.3 各向同性假设1.2.4 小变形条件1.3 外力及其分类1.3.1 外力1.3.2 表面力1.3.3 体积力1.3.4 分布力1.3.5 体积力1.3.6 静载荷1.3.7 动载荷1.3.8 交变载1.3.9 冲击载荷1.4 内力、截面法和应

3、力的概念1.4.1 内力1.4.2 截面法1.4.3 点的应力1.4.4 应力的单位1.4.5 正应力1.4.6 剪应力1.5 变形与应变1.5.1 位移1.5.2 线应变1.5.3 剪应变1.5.4 原始尺寸原理1.6 杆件变形的基本形式1.6.1 构件分类1.6.2 杆及其分类1.6.3 拉伸或压缩1.6.4 剪切1.6.5 扭转1.6.6 弯曲1.6.7 组合变形2 拉伸与压缩2.1 轴向位伸与压缩的概念2.4.28 铁拉伸时的力学性能2.5 材料在压缩时的力学性能2.5.1 压缩试件2.5.2 低碳钢在压缩时的力学性能2.5.3 铸铁在压缩时的力学性能2.6 失效、安全因数和强度计算2

4、.6.1 失效2.6.2 安全因数n2.6.3 极限应力2.6.4 许用应力2.6.5 拉伸或压缩时强度条件2.6.6 强度校核2.6.7 截面设计2.6.8 许可载荷2.6.9 确定安全因数应考虑的因素2.7 轴向拉伸或压缩时的变形2.7.1 轴向变形2.7.2 轴向线应变2.7.3 拉压杆的胡克定律2.7.4 抗拉压刚度EA2.7.5 横向应变2.7.6 横向变型因数或泊松比2.7.7 节点位移图2.8 轴向拉伸或压缩的应变能2.8.1 应变能2.8.2 外力功W2.8.3 应变能V2.8.4 应变能密度2.9 拉伸、压缩超静定问题2.9.1 超静定2.9.2 静力平衡方程2.9.3 变形

5、协调方程2.9.4 物理方程2.10 温度应力和装配应力2.10.1 温度应力2.10.2 装配应力2.11 应力集中的概念2.11.1 应力集中2.11.2 理论应力集中因数K2.12 剪切和挤压的实用计算2.12.1 剪切的概念2.12.2 剪切面和剪力2.12.3 剪切的实用计算2.12.4 挤压的概念3.6.1 圆柱形密圈螺旋弹簧的概念3.6.2 弹簧丝横截面上的应力3.6.3 弹簧的变形3.7 非圆截面杆扭转的概念3.7.1 翘曲3.7.2 由扭转3.7.3 约束扭转3.7.4 矩形截面杆自由扭转时的截面上剪应力分布规律3.7.5 矩形截面杆自由扭转时的截面上最大剪应力公式3.7.6

6、 矩形截面杆自由扭转时两端相对转角公式4 平面图形的几何性质4.1 静矩和形心4.1.1 静矩4.1.2 图形形心的计算公式4.1.3 组合图形4.1.4 组合图形的静矩4.1.5 组合图形形心的计算公式4.1.6 静矩的性质4.2 惯性矩和惯性半径4.2.1 轴惯性矩4.2.2 组合图形的惯性矩4.2.3 惯性半径4.2.4 惯性矩的性质4.3 惯性积4.3.1 惯性积4.3.2 惯性积的性质4.4 平行移轴公式4.4.1 平行移轴公式4.5 转轴公式4.5.1 转轴公式4.5.2 主惯性轴4.5.3 主惯性矩4.5.4 形心主惯性轴4.5.5 形心主惯性矩4.5.6 形心主惯性平面4.5.

7、7 主惯性矩计算公式5 弯曲内力5.1 平面弯曲的概念5.1.1 梁5.1.2 纵向对称平面5.1.3 平面弯曲的概念5.1.4 挠曲线6.1.1 纯弯曲梁正应力公式的推广应用6.1.2 截面最大弯曲正应力6.1.3 抗弯截面系数6.1.4 矩形截面抗弯截面系数6.1.5 圆截面抗弯截面系数6.1.6 弯曲正应力强度条件6.1.7 拉压同性材料梁内的最大正应力和危险截面6.1.8 拉压不同性材料梁内的最大正应力和危险截面6.2 弯曲剪应力6.2.1 矩形截面梁弯曲的剪应力公式6.2.2 矩形截面梁最大剪应力6.2.3 工字形截面梁最大剪应力近似公式6.2.4 组合矩形截面梁弯曲的剪应力公式6.

8、2.5 圆形截面梁最大剪应力公式6.2.6 弯曲剪应力强度条件6.3 开口薄壁杆件的弯曲剪应力、弯曲中心6.3.1 弯曲中心6.4 提高弯曲强度的一些措施6.4.1 等强度梁7 弯曲变形7.1 工程中的弯曲变形问题7.2 挠曲线的微分方程7.2.1 挠度w7.2.2 截面转角7.2.3 挠度与转角的关系7.2.4 挠曲线方程7.2.5 挠曲线近似微分方程7.3 用积分法求弯曲变形7.3.1 刚性边界条件7.3.2 弹性边界条件7.3.3 光滑性和连续性条件7.3.4 梁的刚度条件7.4 挠曲线大致形状7.5 用叠加法求梁的变形7.6 简单超静定梁7.6.1 简单超静定梁7.6.2 变形比较法7

9、.7 提高弯曲刚度的一些措施8.6 平面应变分析简介8.6.1 平面应变分析公式简介8.6.2 平面应变分析公式的实验应用8.6.3 应变花简介8.7 广义胡克定律8.7.1 广义胡克定律公式8.7.2 主应变及主应力形式的广义胡克定律公式8.7.3 主应力形式的广义胡克定律公式的应用8.7.4 体积应变8.7.5 体积弹性模量K8.7.6 平均应力m8.7.7 体积胡克定律8.8 复杂应力状态下的应变能密度8.8.1 复杂应力状态下的应变能密度v8.8.2 畸变能密度d8.8.3 体积改变比能v8.9 强度理论8.9.1 理度失效的主要形式：屈服、断裂8.9.2 强度理论8.9.3 最大拉应

10、力理论（第一强论理论）8.9.4 量大伸长线应变理论（第二强度理论）8.9.5 最大剪应力理论（第三强度理论）8.9.6 畸变能密度理论（第四强度理论）8.9.7 相当应力r8.9.8 强度条件8.9.9 强度理论的选用原则8.9.10 特殊二向应力状态的r3和r49 组合变形构件的强度9.1 组合变形的概念和实例9.1.1 组合变形及其分类9.1.2 叠加原理9.2 拉伸（压缩）与弯曲的组合变形9.2.1 拉伸（压缩）与弯曲组合变形的应力叠加9.2.2 组合变形构件的中性层和中性轴10.5 莫尔定理及图乘法10.5.1 虚功原理简介10.5.2 单位载荷法10.5.3 莫尔积分10.5.4

11、莫尔积分的基本条件10.5.5 杆件的莫尔积分公式10.5.6 结构的莫尔积分公式10.5.7 计算莫尔积分的图乘法11 超静定结构11.1 超静定结构概念11.1.1 几何可变机构11.1.2 超静定次数11.1.3 多余约束和多于约束力11.1.4 基本静定系11.1.5 相当系统11.2 用力法解超静定结构11.2.1 用卡氏定理求解超静定问题的简介11.2.2 力法11.2.3 一次超静定结构力法正则方程11.2.4 n次超静定结构方法正则方程11.2.5 正则方程中各位移量的物理含义及其符号规则11.2.6 正则方程中各位移量的计算方法和计算公式11.2.7 力法解超静定问题时的各个

12、图解11.3 对称及反对称性质的利用11.3.1 轴对称结构11.3.2 对称载荷与反对称载荷11.3.3 对称问题与反对称问题11.3.4 对称内力和反对称内力11.3.5 对称性质和反对称性质12 压杆稳定12.1 压杆稳定的概念12.1.1 临界压力12.1.2 失稳(屈曲)12.1.3 稳定失效12.1.4 典型构件失稳的简介12.2 两端铰支细长压杆的临界压力12.2.1 两端铰支细长压杆临界力公式12.2.2 影响压杆临界力的因素14.2.4 对称循环及其循环特征14.2.5 非对称循环及其循环特征14.2.6 脉动循环及其循环特征14.2.7 静应力及其循环特征14.3 材料的持

13、久极限及其测定14.3.1 疲劳试验机14.3.2 疲劳寿命14.3.3 对称循环下材料持久极限14.3.4 SN曲线(应力寿命曲线)14.3.5 循环基数14.3.6 “条件”持久极限14.4 影响持久极限的因素14.4.1 有效应力集中因数K14.4.2 尺寸因数14.4.3 表面质量因数14.4.4 构件持久极限14.5 对称循环下构件的疲劳强度计算14.5.1 对称循环下构件的疲劳强度条件14.5.2 疲劳强度条件表达式14.6 持久极限曲线14.6.1 持久极限曲线 简化持久极限曲线2.1.1 杆件计算简图2.1.2 杆件受轴向位伸或压缩时受力和变形特点2.2 轴向拉伸或压缩时横截面

14、上的内力和应力2.2.1 横截面上的轴力FN2.2.2 轴力FN的符号规定2.2.3 轴力图2.2.4 横截面上的正应力2.2.5 平面假设2.2.6 正应力计算公式2.2.7 正应力符号规定2.2.8 圣维南原理2.3 杆件轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力2.3.1 轴向拉伸或压缩斜截面上的应力2.3.2 斜截面上的正应力2.3.3 斜截面上的剪应力2.4 材料在拉伸时的力学性能2.4.1 力学性能2.4.2 实验条件：室温、静载2.4.3 标准试件2.4.4 低碳钢2.4.5 F-l曲线和-曲线2.4.6 弹性阶段2.4.7 材料单向拉压的胡克定律2.4.8 拉压弹性横量E2.4.9 比例极

15、限P2.4.10 弹性极限e2.4.11 弹性变形2.4.12 屈服阶段2.4.13 屈服或流动2.4.14 屈服极限s2.4.15 滑移线2.4.16 塑性变形2.4.17 强化阶段2.4.18 强度极限b2.4.19 局部变形阶段2.4.20 延伸率2.4.21 断面收缩率2.4.22 塑性材料2.4.23 脆性材料2.4.24 强度指标2.4.25 塑性指标2.4.26 冷作硬化2.4.27 名义屈服极限2.12.5 挤压面和挤压力2.12.6 挤压的实用计算2.12.7 连接结构的强度3 扭转3.1 扭转的概念3.1.1 扭转变形的特点3.1.2 扭转角3.2 外力偶矩的计算、扭矩和扭

16、矩图3.2.1 外力偶矩的换算公式3.2.2 扭矩T3.2.3 扭矩的符号规定3.2.4 扭矩图3.3 纯剪切3.3.1 薄壁圆筒扭转时的剪应力公式3.3.2 纯剪切3.3.3 剪应力互等定理3.3.4 剪切胡克定律3.3.5 剪切弹性模量G3.3.6 E、G和的关系3.3.7 剪切变形比能3.4 圆轴扭转时的应力3.4.1 几何关系3.4.2 物理关系3.4.3 静力关系3.4.4 圆轴扭转时横截面上的剪应力公式3.4.5 极惯性矩Ip3.4.6 抗扭截面系数Wt3.4.7 最大剪应力max3.4.8 圆轴扭转时剪应力强度条件3.5 圆轴扭转时的变形3.5.1 圆轴扭转的变形公式3.5.2

17、相对扭转角3.5.3 等直圆杆两端受扭时相对扭转角公式3.5.4 抗扭刚度GIp3.5.5 阶梯轴两端相对扭转角公式3.5.6 单位长度扭转角3.5.7 许用单位长度扭转角3.5.8 圆轴扭转刚度条件3.6 圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形5.2 梁的计算简图5.2.1 固定铰支座5.2.2 可动铰支座5.2.3 固定端5.2.4 分布载荷5.2.5集中力5.2.6悬臂梁5.2.7简支梁5.3 剪力与弯矩5.3.1 剪力Fs5.3.2 弯矩M5.3.3 剪力Fs及其符号规定5.3.4 弯矩M及其符号规定5.4 剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图5.4.1 剪力方程5.4.2 弯矩方程5.4.3

18、剪力图5.4.4 弯矩图5.5 载荷集度、剪力和弯矩间的关系5.5.1 q、Fs和M间的导数关系5.6 用叠加法作弯矩图5.6.1 叠加原理5.7 平面刚架和曲杆的弯曲内力5.7.1 刚节点5.7.2 刚架5.7.3 平面曲杆6 弯曲应力6.1 纯弯曲时梁横截面上的正应力6.1.1 纯弯曲6.1.2 横力弯曲6.1.3 中性层6.1.4 中性轴6.1.5 弯曲变形的平面假设6.1.6 变形的几何关系6.1.7 物理关系6.1.8 静力关系6.1.9 纯弯曲梁挠曲线的曲率公式及抗弯刚度6.1.10 纯弯曲梁横截面上的正应力公式6.1.11 纯弯曲梁横截面上的正应力的分布规律6.1.12 纯弯曲梁

19、中性轴的位置6.2 横力弯曲时的正应力、正应力强度条件8 应力分析和强度理论8.1 应力状态的概念8.1.1 一点应力状态8.1.2 单元体8.1.3 应力单元体8.1.4 单元体面上应力的符号规定8.1.5 主平面8.1.6 主应力8.1.7 应力状态的分类8.1.8 应力单元体的截取方法8.2 二向和三向应力状态的实例8.2.1 受力压薄壁圆筒横截面上的正应力8.2.2 受内压薄壁圆筒纵向截面上的正应力8.2.3 受内压的薄壁圆球截面上的正应力8.3 二向应力状态分析解析法8.3.1 斜截面方位角的符号规定8.3.2 斜截面上的正应力公式8.3.3 斜截面上的剪应力公式8.3.4 最大、最

20、小的主应力公式8.3.5 主平面方向角的公式8.3.6 最大、最小剪应力公式8.3.7 最大、最小剪应力方向角公式8.3.8 极值剪应力平面与主平面的关系8.3.9 相互垂直的两组面上的正应力之间的关系8.4 二向应力状态分析图解法8.4.1 应力圆方程8.4.2 应力圆画法8.4.3 应力圆中角度的度量8.4.4 图解法应力分析8.4.5 典型构件的破坏现象和破坏原因分析8.5 三向应力状态简介8.5.1 三向应力状态简介8.5.2 三向应力的分析方法简介8.5.3 一点处的极值正应力8.5.4 一点处的最大剪应力及其方向9.2.3 偏心压缩9.2.4 截面核心9.3 圆轴拉伸（压缩）与扭转

21、的组合变形9.3.1 圆轴拉伸（压缩）与扭转组合的应力叠加9.3.2 圆轴拉伸（压缩）与扭转组合的强度条件9.4 圆轴扭转与弯曲组合9.4.1 圆轴扭转与弯曲组合变形的应力叠加9.4.2 圆轴扭转与弯曲组合变形的强度条件9.5 圆轴组合变形的普遍情况9.5.1 圆轴组合变形的普遍情况下的应力叠加9.5.2 圆轴组合变形的普遍情况下的强度条件10 能量法10.1 概述10.1.1 能量原理V=W10.1.2 杆件应变能的计算10.1.3 轴向拉压杆应变能10.1.4 轴向拉压杆应变能一般形式10.1.5 纯剪切变形能密度10.1.6 圆轴扭转应变能10.1.7 圆轴扭转应变能一般形式10.1.8

22、 纯弯曲杆应变能10.1.9 横力弯曲时的应变能10.1.10 应变能统一形式10.1.11 广义力10.1.12 广义位移10.2 应变能的普遍表达形式10.2.1 基本条件10.2.2 克拉贝依隆原理10.2.3 杆件应变能一般形式10.3 互等定理10.3.1 基本条件10.3.2 功的互等定理10.3.3 位移互等定理10.4 卡氏定理10.4.1 基本条件10.4.2 卡氏定理10.4.3 应用卡氏定理的技巧10.4.4 应用卡氏定理时要注意的问题12.3 其他支座条件细长压杆的临界力12.3.1 其他支座条件细长压杆的临界力的求解方法12.3.2 欧拉公式的普遍形式12.3.3 纵

23、横弯曲的概念简介12.3.4 结构失稳简介12.4 欧拉公式的适用范围、经验公式12.4.1 柔度12.4.2 临界应力12.4.3 欧拉公式适用范围12.4.4 中柔度杆的经验公式12.4.5 临界应力总图12.5 压杆的稳定校核12.5.1 压杆稳定条件及稳定安全因数nst12.5.2 钢结构稳定条件12.6 提高压杆稳定性的措施13 动载荷13.1 动载荷概述13.2 动静法的应用13.2.1 惯性力13.2.2 动静法达朗伯原理13.3 杆件受冲击时的应力和变形13.3.1 动能T13.3.2 位能V13.3.3 机械能守恒定律T+V=Vd13.3.4 静位移st13.3.5 动位移d

24、13.3.6 动荷因数13.3.7 自由落体冲击动荷因数13.3.8 水平冲击动荷因数13.3.9 其他类型的冲击问题13.4 冲击韧性14 交变应力14.1 交变应力与疲劳失效14.1.1 交变应力14.1.2 疲劳失效14.1.3 疲劳失效的特点14.1.4 金属疲劳失效的解释14.2 循环特征、应力幅和平均应力14.2.1 循环特征14.2.2 应力幅14.2.3 平均应力 四、时间分配课程分段标识序号教 学 内 容教学环节（学时）讲课习题实验上机课外小计1绪论222拉伸与压缩、剪切与挤压993扭转554平面图形几何性质225弯曲内力886弯曲应力667弯曲变形668应力状态分析及强度理

25、论10109组合变形4410能量法（自学6）461011超静定系统（自学6小时）26812压杆稳定（自学2小时）22413动载荷4414交变应力（自学2小时）022总 计16五、课程说明课程英文名称Mechanics of Materials主要先修课程高等数学、理论力学适用专业类别机械类。主要教材（作者、教材名称、出版社）材料力学(第四版)(上、下册)，刘鸿文主编，高等教育出版社.2004.1考核方式笔试（闭卷）课程简介本课程主要内容是一般工程材料的力学性能，杆件的四种基本变形形式、强度、刚度计算、组合变形的强度计算，应力状态分析及强度理论，能量法，简单静不定问题的计算，构件的动应力强度计算，受压杆件的稳定性计算，材料力学理论与实验验证。通过对这门课程的学习，为学生以后学习其它专业课打下必要的力学基础，为这些课程提供所必需的概念、理论、方法和计算能力。本课程是一门专业基础课，其理论和方法应用广泛。教学方式为课堂讲授和试验教学，注重启发式教学，提高学生的力学素质。（与5学分材料力学要求相同）