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教学大纲(多学时)

材料力学课程教学大纲(多学时) 材料力学课程教学大纲(中学时)

 

材料力学课程教学大纲(多学时)

一、 课程的性质和任务

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、必要的基础理论知识、比较熟练的计算能力、一定的分析能力和实验能力。本课程在高级工程技术人才的培养过程中,具有建立专业技术基础,培养开发创新能力的作用。


二、 课程的基本内容

第一章、绪论
材料力学的任务,本课程的特点与应用、发展变形固体的基本假设,外力及其分类,内力、截面法和应力的概念,变形与应变,杆件变形的基本形式。
重点掌握截面法、内力、应力、位移、变形和应变的概念,建立材料力学分析问题的思想。


第二章、拉伸、压缩与剪切
轴向拉伸与压缩的概念与实例,轴向拉伸或压缩时横截面上内力和应力,直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力,材料在拉伸时的力学性能,材料在压缩时的力学性能,温度和时间对材料力学性能的影响,失效、安全系数和强度计算,轴向拉伸或压缩时的变形,轴向拉伸或压缩时的变形能,拉伸、压缩静不定问题,温度应力和装配应力,应力集中的概念,剪切和挤压的实用计算。
掌握拉(压)杆的内力、应力、位移、变形和应变概念。掌握单向拉压的胡克定律,掌握材料的拉、压力学性能,了解测试方法。掌握强度条件的概念,会进行拉压强度和刚度计算。建立应力集中的概念。掌握剪切、挤压的概念和实用计算。


第三章、扭转
扭转的概念和实例,外力偶矩的计算,扭矩和扭矩图,纯剪切,圆轴扭转时的应力,圆轴扭转时的变形,圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形,非圆截面杆扭转的概念,薄壁杆件的自由扭转。
掌握纯剪概念,剪切胡克定律,切应力互等定理。掌握轴的内力,圆轴扭转应力和变形,建立强度和刚度条件,会进行扭转强度和刚度的计算。了解非圆截面杆扭转。


第四章、弯曲内力
弯曲的概念和实例,受弯杆件的简化,剪力和弯矩,剪力方程和弯矩方程,剪力图和弯矩图,载荷集度、剪力和弯矩间的关系,平面曲杆的弯曲内力。掌握平面弯曲内力,能够计算较复杂受载下的内力,列内力方程,利用载荷集度、剪力和弯矩间的关系画内力图。


第五章、弯曲应力
纯弯曲,纯弯曲时的正应力,横力弯曲时的正应力,弯曲剪应力,关于弯曲理论的基本假设,提高弯曲强度的措施。掌握对称与非对称截面梁的弯曲正应力,弯曲切应力,进行弯曲强度计算。掌握弯曲中心的概念。


第六章、弯曲变形
工程中的弯曲变形问题,挠曲线的微分方程,用积分法求弯曲变形,用叠加法求弯曲变形,简单静不定梁,提高弯曲刚度的一些措施。掌握弯曲变形有关概念,包括挠度、转角、挠曲线的微分方程,会用积分法求弯曲变形和用叠加法求弯曲变形。建立静不定梁的解题思路。


第七章、弯曲的几个补充问题
非对称弯曲,开口薄壁杆件的剪应力,弯曲中心,用奇异函数求弯曲变形,有限差分法。掌握非对称弯曲和弯曲中心等概念,了解开口薄壁杆件的剪应力,用奇异函数求弯曲变形,有限差分法等内容。


第八章、应力和应变分析 强度理论
应力状态概述,二向和三向应力状态的实例,二向应力状态分析——解析法,二向应力状态分析——图解法,三向应力状态,位移与应变分量平面应变状态分析,广义胡克定律,复杂应力状态的变形比能,强度理论概述,四种常用强度理论,莫尔强度理论,构件含裂纹时的断裂准则。
这是本课程的重点和难点。要求很好掌握平面应力状态下的应力分析方法,掌握三向应力状态下的主应力和最大切应力的概念。正确理解广义胡克定律,熟练运用。掌握各向同性材料 的关系。正确理解常用强度理论及其应用。


第九章、组合变形
组合变形和叠加原理,拉伸或压缩与弯曲的组合,偏心压缩和截面核心,扭转与弯曲的组合,组合变形的普遍情况。掌握组合变形下杆件的强度计算,会进行复杂受载下杆件强度的分析。


第十章、能量方法
能量方法的概述,杆件变性能的计算,变形能的普遍表达式,互等定理,卡氏定理,虚功定理,单位载荷法,莫尔积分,计算莫尔积分的图乘法。掌握外力功与弹性应变能的概念,会用能量方法(卡氏定理或单位力法)计算位移。


第十一章、 静不定结构
静不定结构概述,用力法解静不定结构,对称及反对称性质的利用,连续梁及三弯矩方程。
掌握静不定结构的分析方法,会计算一次超静定问题。


第十二章、动载荷
概述,动静法的应用,强迫振动的应力计算,杆件手冲击时的应力和变形,冲击韧性。
掌握动载荷的惯性问题和冲击应力的有关概念,理解动态问题的特殊之处。


第十三章、交变应力
交变应力与疲劳失效,交变应力的循环特征、应力幅和平均应力,持久极限,影响持久极限的因素,对称循环下构件的疲劳强度计算,持久极限曲线,不对称循环下构件的疲劳强度计算,弯扭组合交变应力的强度计算,变幅交变应力,提高构件疲劳强度的措施。掌握交变应力与疲劳失效,交变应力的循环特征、应力幅和平均应力, 持久极限,影响持久极限的因素,对称循环、不对称循环等概念,会进行简单的疲劳强度计算。


第十四章、压杆稳定
压杆稳定的概念,两端铰支细长压杆的临界压力,其他支座条件下细长压杆的临界应力,欧拉公式的适用范围,经验公式,压杆的稳定校核,提高压杆稳定性的措施,纵横弯曲的概念。
掌握稳定性概念,掌握轴向受压杆的临界力与临界应力、压杆的柔度的概念。会进行压杆稳定性校核。


附录I、平面图形的几何性质
静矩和形心,惯性矩和惯性半径,惯性积,平行移轴公式,移轴公式, 主惯性轴。
掌握截面几何性质,重点掌握静矩、惯性矩、惯性积等概念和平行移轴、转轴公式。


三、 课程应达到的要求

对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识。
具有将一般杆类构件简化为力学简图的初步能力。
能熟练地作出杆件在基本变形下的内力图,计算其应力和位移,并进行强度和刚度计算。
对应力状态理论与强度理论有明确的认识,并能将其应用于组合变形下杆件的强度计算。
熟练掌握简单一次超静定问题的求解方法。
对能量法的有关基本原理有明确的认识,并能熟练地掌握一种计算位移\能量方法。
对压杆的稳定性概念有明确的认识,会计算轴向受压杆的临界应力,并进行稳定性校核。
对低碳钢和灰口铸铁的基本力学性能及其测试方法有初步认识。
对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。


四、 几点说明

本大纲适用于多学时类的航空主机、土建等专业。
在材料力学教学中,实验是一个重要环节。要单独设课。相关内容见后。
为了帮助学生掌握课程的基本内容,培养分析、运算能力,建议习题总量为180个左右。在教学中安排适当数量的分析讨论课是必要的。
在达到基本要求的基础上,为适应科技发展,可根据实际情况,适当增加一些更新内容,这对开拓学生知识、提高教学质量是有益的。

 

   
   
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COPYRIGHT(c) 2004 南京航空航天大学力学实验中心