个人介绍
材料力学MOOC 殷德顺等

提供学校:河海大学

院系:力学与材料学院

课程编号:1703102

学分:4

课时:0

课程介绍
材料力学是一门研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限的学科。很多专业的大学生必须修读的一门课程,材料力学的研究对象主要是棒状材料,如杆、梁、轴等。其基本任务是:将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件,计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性,以保证结构能承受预定的载荷;选择适当的材料、截面形状和尺寸,以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。材料力学的研究内容包括两大部分:一部分是材料的力学性能(或称机械性能)的研究,材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算,而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据;另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆(见柱和拱)、受弯曲(有时还应考虑剪切)的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。为了确保设计安全,通常要求多用材料和用高质量材料;而为了使设计符合经济原则,又要求少用材料和用廉价材料。材料力学的目的之一就在于为合理地解决这一矛盾,为实现既安全又经济的设计提供理论依据和计算方法。
教师团队

殷德顺 教授 博导

单位:河海大学

部门:力学与材料学院

职位:副院长

苟晓凡 教授 博导

单位:河海大学

部门:力学与材料学院

雷冬 副教授

单位:河海大学

部门:力学与材料学院

助教团队

肖锐                                                           许文祥

邓爱民                                                       薛峰

林继

课程目标

了解材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法。使学生能科学地辨认材料力学中的各种概念、原理、专业术语,使学生知道材料力学中各种构件的分类、受力过程和变化倾向。理解材料力学中杆件和梁的几种变形形式。使学生能用自己的语言对各种理论知识加以叙述、解释和归纳,并且能够指出各部分知识之间的内在联系和相互区别。 

熟悉各种概念、原理和定律,掌握其计算与应用的方法。具体反映在:

  1. 对材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法有明确的认识。 

  2. 掌握一般杆类零件和构件的受力与变形原理,具有绘出其合理的力学计算简图的初步能力。

  3. 能够熟练地分析与计算杆件在拉、压、剪、扭、弯时的内力,绘制相应的内力图。

  4. 能够熟练地分析与计算杆件在基本变形下的应力和变形,并进行相应的强度和刚度计算。

  5. 对应力状态理论与强度理论有明确的认识,并能够将其应用于组合变形情况下的强度计算。对应变状态有关概念有一定了解和认识。 

  6. 熟练地掌握简单超静定问题的求解方法。 

  7. 能够熟练地分析与计算理想中心受压杆件的临界荷载和临界应力,并对国家现行钢结构设计规范所规定工程压杆的稳定计算方法,有深入地了解和认识,并能够熟练地进行压杆的稳定性计算。

 8. 对杆件的应变能有关概念、基本原理和基本定理有一定认识和掌握,并能够熟练地用来计算简单梁、扭转圆轴和简单拉压杆结构的位移,进而计算简单超静定问题的内力。 

  9. 对动荷载和交变应力下构件的疲劳强度计算有明确的认识,并能够进行有关计算。 

 10. 对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。


课程要求
1.绪论 

内容要求:了解材料力学的任务、变形固体的概念;理解变形固体的基本假设;熟悉杆件变形的基本形式分类。 

重点:杆件的四种基本变形。

难点:理解变形固体的四个基本假设。 

 2.轴向拉伸和压缩 

内容要求: 

①了解轴向拉伸和压缩的概念、内力的概念及其分类。 

②掌握轴向拉压内力的计算方法及内力图的绘制;理解应力的概念及其分布规律;正确计算横截面、斜截面的应力及变形计算。 

③熟悉常见材料在拉伸和压缩时的力学性质;理解拉压变形理论、胡克定律、拉压杆的应变能。 ④熟悉安全因素和许用应力的概念;掌握拉压杆的强度条件和强度计算。  

⑤掌握拉压杆变形及位移超静定计算、装配应力温度应力的计算方法;理解应力集中的概念及圣维南原理。 

重点:轴向拉压杆内力、应力、变形的计算。 

难点:根据小变形原理计算点的位移。 

3.剪切与挤压 

内容要求:

了解实用计算的概念;掌握剪切强度和挤压强度的实用计算方法。 

重点:剪切和挤压强度的实用计算。 

难点:剪切面和挤压面的确定。 

4.扭转 

内容要求: 

①熟悉薄壁圆筒的扭转概念和计算;理解纯剪切的概念及切应力互等定理。 

②掌握传动轴的外力偶矩的计算,以及扭矩的概念和扭矩图的绘制。

 ③掌握圆杆扭转时的应力、变形计算及强度、刚度条件。 

④熟悉等直圆杆扭转时的应变能,等直非圆杆自由扭转时的应力和变形;了解密圈螺旋弹簧的应力和变形的计算。 

重点:圆轴扭转时的应力和变形计算。 

难点:综合考虑圆轴扭转的强度和刚度条件设计轴的直径。 

5.弯曲内力 

内容要求: 

了解平面弯曲、对称弯曲的概念及梁的计算简图;掌握梁的剪力方程和弯矩方程;理解载荷集度与剪力、弯矩之间的关系;正确作出梁和平面刚架的剪力图和弯矩图及曲杆的内力图。 

重点:剪力方程与弯矩方程;剪力图与弯矩图。 

难点:平面刚架的弯矩方程与弯矩图。 

6.平面图形的几何性质 

内容要求:了解静矩、惯性矩、惯性积的概念及其特点;掌握平面图形形心的计算方法;掌握惯性矩的计算方法及平行移轴公式。 

重点:平面图形形心的确定及惯性矩的计算。

难点:平行移轴公式。

 7.弯曲应力 

内容要求:了解纯弯曲的概念,纯弯曲时横截面的应力的分布规律;掌握弯曲时截面的正应力及切应力的计算;熟悉弯曲强度计算;理解提高弯曲强度的措施。 

重点:弯曲正应力及切应力的计算。 

难点:根据弯曲正应力与切应力强度条件进行截面设计。

 8.弯曲变形 

内容要求:了解挠度和转角的概念;理解梁的挠曲线近似微分方程;掌握用积分法和叠加法计算梁的转角和挠度,并熟练应用梁的弯曲刚度条件进行刚度校核;熟悉简单超静定梁的计算;理解提高弯曲刚度的措施。 

重点:叠加法求梁的转角和挠度。 

难点:积分法求梁的转角和挠度。

 9.应力和应变分析及强度理论 

内容要求:了解应力状态的的概念及其分类;掌握二向应力状态的解析法和图解法;了解三向应力状态的应力圆及单元体的表示法,复杂应力状态下的应变能密度;熟悉广义胡克定律及四种常用的强度理论。 

重点:二向应力状态的解析法和图解法;强度理论。

难点:应力状态分析的解析法与图解法。  

 10.组合变形 

内容要求:了解组合变形的概念,理解叠加原理;掌握拉伸(压缩)与弯曲组合变形及弯曲与扭转的组合变形的计算方法;了解偏心压缩的计算方法和截面核心的概念。 

重点:拉伸(压缩)与弯扭组合变形;扭转与弯曲的组合变形。

 难点:扭转与弯曲的组合变形。 

11.压杆稳定 

内容要求:了解压杆稳定性的概念;掌握各种约束条件下临界力的欧拉公式,经验公式的适用条件及临界力的计算;熟悉提高压杆稳定性计算;理解提高压杆稳定性的措施。 

重点: 稳定性计算。 

难点: 正确选择欧拉公式或经验公式。 

12.动荷载和交变应力 

内容要求:熟悉动静法;掌握构件作等加速直线运动时、等速转动时及构件受冲击载荷作用时的动应力计算;了解冲击韧性、交变应力及疲劳破坏的概念;熟悉交变应力的循环特征、应力幅和平均应力的概念及确定方法;了解冲击韧性、疲劳强度的测试方法。 

重点:动应力计算;疲劳破坏的特点。

难点:动应力计算。 

13.能量法 

内容要求:了解应变能和余能的概念;熟悉各种变形条件下的应变能的计算方法;掌握卡氏定理及其应用;熟悉利用能量法解超静定系统。 

重点:卡氏定理及其应用。 

难点:利用能量法求解超静定系统 

课程大纲

周次日期

 
 

章    节    内    容    提    要

 
 

教学环节和方法

 
 

周 学 时

 
 

  

 
 

  1 

 
 

绪论

 
 

授课

 
 

4

 

 

 2 

 
 

轴向拉压

 
 

授课

 
 

4

 

 

  3

 
 

轴向拉压

 

扭转

 
 

授课

 
 

4

 

 

  4 

 
 

扭转

 
 

授课

 
 

4

 

 

  5 

 
 

截面的几何性质

 

弯曲应力

 
 

授课

 
 

4

 

 

  6 

 
 

弯曲应力

 
 

授课

 
 

4

 

 

  7 

 
 

弯曲应力

 
 

授课

 
 

4

 

 

  8 

 
 

弯曲变形

 
 

授课

 
 

4

 

 

  9 

 
 

应力状态

 
 

授课

 
 

4

 

 

  10 

 
 

应力状态

 

强度理论

 
 

授课

 
 

4

 

 

  11 

 
 

强度理论

 

组合变形

 
 

授课

 
 

4

 

 

  12 

 
 

组合变形

 
 

授课

 
 

4

 

 

  13 

 
 

压杆稳定

 
 

授课

 
 

4

 

 

  14 

 
 

动荷载

 
 

授课

 
 

4

 

 

  15 

 
 

能量法

 
 

授课

 
 

4

 

 

  16 

 
 

总复习

 
 

授课

 
 

4


使用教材

《材料力学》王向东 邓爱民 编著,中国水利水电出版社 2014年

考核方式

1、考核方式:闭卷考试

 2、成绩构成:平时成绩占总成绩的20%,期末考试占总成绩的80%

课程评价

课程章节
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