材料力学。
专业班级：芙蓉土木工程1004-1008班。
主讲教师：黄志刚。
所在学院：土木建筑工程学院。
2011-2012学年度春季学期。
材料力学》课程教案。
课程名称：材料力学。
英文名称：mechanics of materials
课程类型： 必修课。
学时：66 讲课学时：60 实验学时：6
学分：3.5
考查方式：考试。
一、课程性质、目的和任务。
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**，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。
二、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。
三、课程各章重点、难点以及教学要求和教学内容。
第一章绪论及基本概念。
本章应掌握材料力学的任务、同相关学科的关系，变形固体的基本假设，材料力学的研究对象，杆件变形的基本形式。
本章重点】1. 强度、刚度以及稳定性的概念。
2. 横截面、轴线的概念。
3. 变形固体的四个基本假设。
教学方法】由材料力学的发展史及在工程实际中重要地位激发学生学习材料力学的积极性。
思考题】1. 构件正常工作需要满足哪三个条件？
2. 变性固体的基本假设有哪些？
3. 常见的基本变形有哪些？并举例说明之。
第二章轴向拉伸和压缩。
掌握截面法和内力、应力、变形、应变的概念；
掌握单向应力状态的本构关系，轴力与轴力图，直杆横截面及斜截面的应力；
了解材料拉伸及压缩时的力学性能，应力-应变曲线。
掌握拉压杆强度条件；
了解安全因数及许用应力的确定；
掌握拉压杆变形，胡克定律；
理解弹性模量、泊松比、圣维南原理，应力集中的概念。
金属材料的拉伸与压缩试验（2学时）：通过实验帮助学生掌握材料的力学性质，了解力学实验的特殊性，掌握机器仪器的操作，以培养学生动手能力，严肃认真的精神和良好的科学习惯。
本章重点】1. 轴向拉伸与压缩时横截面上的内力和应力。
2. 应力的概念、切应力的正负号判断。
3. 轴向拉伸或压缩时的变形。
4. 胡克定律。
本章难点】1. 应力的概念以及切应力正负号的判断。
2. 横截面以及斜截面上正应力以及切应力计算公式的推导。
思考题】1. 何谓轴向拉伸时的平面假设？
2. 何谓胡克定律？
3. 典型塑性材料拉伸以及压缩时的力学特性？
第三章扭转。
掌握扭矩及扭矩图，切应力互等定理，剪切胡克定律，圆轴扭转的应力与应变，扭转强度及刚度条件；
了解矩形截面和薄壁杆件扭转。
金属材料的扭转试验（2学时）：通过实验帮助学生掌握材料扭转时的特性，加深对理论的理解。
本章重点】1. 圆轴扭转时的应力公式的推导及其应用。
2. 圆轴扭转时的扭转角和单位扭转角的计算。
3. 圆轴扭转时的强度与刚度的计算。
本章难点】圆轴扭转时的静不定问题及其求解。
教学方法】引进工程实际中的例子，由浅入深讲扭转概念。推导计算公式和方法，结合实际讲解深奥的理论比较易懂。在推导公式过程中，强调材料力学分析问题时，必须从变形入手，综合几何、物理、静力学等三方面来考虑，这思路和方法一直贯穿这门课程。
思考题】1. 何谓扭转时平面假设？
2. 推导圆轴扭转横截面应力的思路和方法。
3. 如何进行圆轴扭转的强度和刚度的计算。
第四章弯曲应力。
掌握平面弯曲的内力，剪力、弯矩方程，剪力、弯矩图；弯矩、剪力与分布荷载集度间的微分关系，利用微分关系画剪力、弯矩图。弯曲正应力公式，弯曲切应力，弯曲强度条件，提高弯曲强度的措施。
了解薄壁截面梁的弯曲切应力和弯曲中心。
本章重点】1. 弯曲的内力： 剪力和弯矩。
2. 梁和刚架的剪力图和弯矩图的绘制。
3. 利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系的几何意义直接绘制剪力图和弯矩图。
4. 纯弯曲时的正应力计算公式。
5. 弯曲时的正应力强度条件。
6. 几种常见提高弯曲强度的措施。
本章难点】
1. 利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系的几何意义直接绘制剪力图和弯矩图。
2. 弯曲剪应力计算公式。
3. 弯曲剪应力强度条件。
教学方法】对梁的弯曲内力的分析和研究必须从剪力方程和弯矩方程的建立开始，所以讲解过程用最简单的方法描述，使学生们容易掌握，这也是工程设计中的必备技能。绘制剪力图和弯矩图是基本功，必须从难从严要求。 在工程实际中遇到梁的弯曲问题更多，由实际中的梁的弯曲中引出弯曲的概念，再从理论上去研究分析。
由表及里地进行分析归纳总结，推导出梁弯曲时横截面上内力、应力的分布规律及其变形特点。为了工程上的安全，必须进行强度计算。
思考题】1. 何谓弯曲？平面弯曲？
2. 如何判别剪力和弯矩正负号的？
3. 如何建立剪力和弯矩方程的？
4. 如何利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系直接绘制剪力图和弯矩图。
5. 何谓纯弯曲。 横力弯曲？
6. 何谓弯曲时平面假设？
7. 如何推导纯弯曲时的正应力计算公式？
8. 如何推导横力弯曲时的剪应力计算公式？
9. 如何提高梁的弯曲强度？
10.在什么情况下要进行提高弯曲剪应力强度计算？
第五章弯曲时的位移。
掌握梁的位移概念，挠曲线及其近似微分方程；
了解积分法求梁的位移；
掌握叠加法求梁的位移；
了解梁的刚度校核及解提高梁弯曲刚度的措施。
梁弯曲正应力试验（2学时）：通过实验帮助学生了解梁弯曲的测试方法，加深对理论的理解。
本章重点】1. 挠曲线的微分方程的建立。
2. 对挠曲线的微分方程进行积分。
教学方法】上一章已经讲到梁的弯曲变形，根据工程实际的要求必须限制其变形在一定的范围内，因此在工程中必须进行刚度条件计算。在讲解如何求解梁的弯曲变形时，积分法是基本方法。在此特别强调建立弯矩方程这基本功。
思考题】1. 何谓弯曲变形的挠度和转角？
2. 如何正确建立弯矩方程才能简化积分常数？
3. 挠曲线的微分方程是如何建立？
4. 如何用积分法求弯曲变形？
5. 何谓叠加原理及其叠加法的步骤？
第六章简单的超静定问题。
掌握拉压超静定问题，简单超静定梁。
本章难点】简单静不定梁求解的思路和方法。
思考题】1. 何谓静不定问题？
2. 求解静不定问题的思路及其方法。
第七章应力状态和强度理论。
掌握应力状态和强度理论，应力状态的概念，平面应力状态下应力分析的解析法及**法，广义胡克定律；强度理论的概念，破坏形式的分析，脆性断裂和塑性屈服，最大拉应力理论，最大拉应变理论最大切应力理论，形状改变能密度理论。
了解三向应力状态简介，体积应变，三向应力状态下应变能、体积改变能、形状改变能的概念。
本章重点】1. 二向应力状态分析——解析法。
2. 莫尔圆的绘制及其应用。
3. 广义胡克定律。
4. 四种常用强度理论。
本章难点】莫尔圆的绘制及其应用。
教学方法】本章内容偏难，但是如何将复杂而较难的问题转化为简单的而又通俗的道理讲给学生听？如何将抽象思维与形象思维结合起来？所以在讲课过程中，应用实物与挂图相结合，把复杂和深奥的理论简单化，学生比较容易掌握。
思考题】1. 何谓一点处的应力状态？
2. 何谓主应力。主平面？
3. 受力构件内任何一点处都有三个主平面和三个主应力吗？
4. 如何推导任意斜截面上的应力的计算公式？
5. 如何计算主应力的大小和主平面位置？
6. 莫尔圆如何绘制及其应用？
7. 一个单元体如何与莫尔圆相对应？
8. 广义胡克定律的推导的依据是什么？
9. 如何应用广义胡克定律？
第八章组合变形及连接部件的计算。
掌握剪切及挤压的概念和实用计算计算；
掌握组合变形下杆件的强度计算，了解截面核心。
本章重点】1. 求解拉伸或压缩与弯曲的组合的原理和方法。
2. 求解扭转与弯曲的组合的原理和方法。
本章难点】求解扭转与弯曲的组合的原理和方法。
教学方法】这一章内容是上几章内容的组合，正如这一章题目所表明的那样。所以在讲解过程中，反复回顾基本变形以及叠加原理。在这基础之上， 反复练习强化已知知识，从而学到新的知识和方法。
思考题】1. 求解组合变形的原理和方法？
2. 求解拉伸或压缩与弯曲的组合的原理和方法？
3. 求解扭转与弯曲的组合的原理和方法？
第九章压杆稳定。
掌握压杆稳定的概念，细长压杆临界荷载的欧拉公式，临界应力、经验公式、临界应力总图，压杆的稳定校核；
了解安全因数法，折减因数法，提高稳定性的措施。
本章重点】1. 两端铰支细长压杆的临界压力。
2. 其它支承条件细长压杆的临界压力
本章难点】用安全系数法进行压杆稳定性的校核。
教学方法】这是独立成章的内容。研究的方法与以前的内容有不同之处，即按照变形后的形状来研究，但都是小变形。这里必须强调平衡的稳定与不稳定的新概念以及细长压杆稳定的条件。
既有过去的旧知识又有新的内容与方法。
思考题】1. 何谓压杆稳定？
2. 何谓压杆丧失稳定？
3. 何谓压杆的临界压力？
4. 欧拉公式的适用范围。
5. 如何进行压杆稳定性的校核？
附录ⅰ 截面的几何性质。
掌握静矩与形心，组合截面的一次矩与形心，截面二次矩，平行移轴公式；了解转轴公式。
材料力学课件
第二章。习题1 初始时刻位于的质点在某时刻的位置为，其中，求格林应变张量的分量。解 采用拉格朗日描述法，得。由格林应变张量，得。习题2 证明是二阶对称张量的分量，而不是任何张量的分量。证明 1 显然可得其对称性。对于笛卡尔直角坐标系和，各坐标轴之间的方向余弦如下表。由弹性力学理论知，恰与张量定义相吻...
材料力学A
成绩统计表。考生姓名学号专业班级 一 选择题 24分 1.两根圆轴，材料相同，受扭矩相同，而直径不同，当d1 2d2时，则两轴的最大切应力之比 1 2，单位长度扭转角之比 1 2为 a 1 4，1 16 b 1 8，1 16 c 1 8，1 64 d 8，16 2.图所示矩形截面，判断与形心轴z平行...
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武汉理工大学现代远程教育。2013 2014 学年第一学期 材料力学 课程。期末考试试卷 a卷 班级姓名学号。一 填空题。工程构件正常工作的条件是。工程上将延伸律的材料称为塑性材料。矩形截面梁横截面上最大剪应力出现在各点，其值。平面弯曲梁横截面上一点正应力的计算公式是根据。三个方面的关系得来的。二 ...