材料力学课程教学大纲
编写人： 郭玉霞 审核人：赵福顺 一、课程基本信息
开课单位：土木工程学院 适用专业：土木工程
课程名称：材料力学 课程代码：024002 课程类型：专业主干课 学分：4
总学时： 理论学时：56 实验（上机）学时： 8 考核方式：考试 先修课程：理论力学
后续课程：钢结构原理、混凝土结构原理、钢结构设计、混凝土结构设计、土木工程材料
二、课程简介
（一）课程性质和任务
材料力学是高等工科院校的一门重要的专业主干课。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）课程目标
通过本课程的学习，使学生：
1．对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识。
2．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。
3．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。
4．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。
5．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。
三、教学内容及要求
第一章 绪论和基本概念 （总学时：2） 第一节 材料力学的任务
第二节 变形固体的基本假设 第三节 外力及其分类
第四节 内力、截面法和应力的概念 第五节 变形与应变 第六节 杆件变形的基本形式
主要知识点，重点难点：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。
教学目标和要求：材料力学的任务，本课程的特点与应用、发展，变形固体的概念和基本假设，内力、截面法和应力的概念以及变形与应变的概念，杆件变形的基本形式。
教学方法：理论授课。
第二章 轴向拉伸和压缩 （总学时：10） 第一节 轴向拉伸与压缩的概念和实例
第二节 直杆轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力 第三节 直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 第四节 材料拉伸时的力学性能 第五节 材料压缩时的力学性能
第六节 温度和时间对材料力学性能的影响 第七节 失效、安全因数和强度计算 第八节 杆件轴向拉伸或压缩时的变形 第九节 轴向拉伸或压缩的应变能 第十节 拉伸、压缩的超静定问题 第十一节 温度应力和装配应力 第十二节 应力集中的概念 第十三节 剪切和挤压的实用计算
主要知识点，重点难点：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、压缩时的力学性能，轴向拉伸或压缩时的变形，轴向拉、压的强度计算，拉、压超静定问题。
教学目标和要求：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。
教学方法：理论授课。 实验内容及要求：
1：拉伸实验 （学时：1 ）
要求：了解实验设备、观察低碳钢及铸铁受拉伸直至破坏的过程、测定各项机械性能指标 （s 、b 、 、） 、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的机械性质。
2：压缩实验 （学时：1 ）
要求：测定低碳钢压缩时的屈服极限s和铸铁强度极限b、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形破坏现象。
第三章 扭转 （总学时：9 ） 第一节 扭转的概念和实例
第二节 外力偶矩的计算扭矩和扭矩图 第三节 纯剪切
第四节 圆轴扭转时的应力 第五节 圆轴扭转时的变形
第六节 圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形 第七节 非圆截面杆扭转的概念 第八节 薄壁杆件的自由扭转
主要知识点，重点难点：剪切和挤压的实用计算，扭转的概念和实例，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，切应力互等定理和剪切胡克定律。
教学目标和要求：掌握剪切、挤压的概念和实用计算。 掌握剪切胡克定律，切应力互等定理。熟练绘制扭矩图，掌握圆轴扭转应力和变形的计算，建立强度和刚度条件，会进行扭转强度和刚度的计算。
教学方法：理论授课。 实验内容及要求：
扭转实验 （学时：1 ）
要求：测定低碳钢的剪切屈服极限s、剪切强度极限b及单位扭转角Q，同时测定铸铁的剪切强度极限b及单位扭转角，观察比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）在受扭转力过程中的变形情况和破坏特征，分析其原因。
第四章 弯曲应力（总学时：13 ） 第一节 弯曲的概念和实例 第二节 受弯杆件的简化 第三节 剪力和弯矩
第四节 剪力方程和弯矩方程剪力图和弯矩图 第五节 载荷集度、剪力和弯矩间的关系 第六节 平面曲杆的弯曲内力
主要知识点，重点难点：弯曲的概念和实例，梁的荷载和支座反力，剪力和弯矩的求法，利用剪力方程和弯矩方程作剪力图和弯矩图，载荷集度、剪力和弯矩间的关系。纯弯曲概念，纯弯曲时的正应力，横力弯曲时的正应力，梁的正应力强度条件，弯曲切应力，梁的切应力强度条件，提高弯曲强度的措施。
教学目标和要求：掌握平面弯曲内力的计算，掌握列内力方程作内力图的基本方法，熟练掌握利用载荷集度、剪力和弯矩间的关系画内力图。掌握对称弯曲梁的弯曲正应力、弯曲切应力计算，能熟练进行弯曲强度计算。
教学方法：理论授课。 实验内容及要求：
弯曲实验 （学时：1 ）
要求：测定钢梁纯弯曲时横截面上的正应力分布，并与理论值比较，以验证弯曲正应力公式。了解电测的基本原理，初步学会静态电阻应变仪的使用。
第五章 梁弯曲时的位移 （总学时：6 ） 第一节 纯弯曲
第二节 纯弯曲时的正应力 第三节 横力弯曲时的正应力 第四节 弯曲切应力
第五节 关于弯曲理论的基本假设 第六节 提高弯曲强度的措施 习题
主要知识点，重点难点：弯曲变形的描述，挠曲线的近似微分方程，用积分法求弯曲变形，用叠加法求弯曲变形，简单超静定梁，提高弯曲刚度的一些措施。
教学目标和要求：掌握弯曲变形有关概念，包括挠度、转角、挠曲线的近似微分方程，会用积分法求弯曲变形和用叠加法求弯曲变形。建立超静定梁的解题思路。
教学方法：理论授课。
第七章 应力状态和 强度理论 （总学时：10） 第一节 应力状态概述
第二节 二向和三向应力状态的实例 第三节 二向应力状态分析——解析法 第四节 二向应力状态分析——图解法 第五节 三向应力状态 第六节 位移与应变分量 第七节 平面应变状态分析 第八节 广义胡克定律
第九节 复杂应力状态的应变能密度 第十节 强度理论概述 第十一节 四种常用强度理论 第十二节 莫尔强度理论
第十三节 构件含裂纹时的断裂准则
主要知识点，重点难点：应力状态的基本概念，平面应力状态分析的解析法，主应力和极值切应力的概念及其计算，平面应力状态的图解法（应力圆），广义胡克定律，强度理论概述，四种常用强度理论。
教学目标和要求：本章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。正确理解常用强度理论及其应用。
教学方法：理论授课。
第八章 组合变形 （总学时：8）
主要知识点，重点难点：组合变形的概念和叠加原理，斜弯曲，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。
教学目标和要求：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。
教学方法：理论授课。 实验内容及要求：
弯扭组合实验 （学时：2 ）
要求：学习用电测法测定平面应力状态下一点处应力大小、方向的原理和方法。测定薄壁圆管在弯曲与扭转组合变形下表面一点处的主应力大小和方向。
第九章 压杆稳定 （总学时：6）
主要知识点，重点难点：压杆稳定的概念，细长压杆的临界力、临界应力及其欧拉公式，压杆的稳定计算，提高压杆稳定性的措施。
教学目标和要求：理解压杆稳定性的概念，熟练掌握欧拉公式的应用，掌握压杆的稳定性计算。
教学方法：理论授课。 实验内容及要求：
冲击实验 （学时：2 ）
要求：测定低碳钢、铸铁的冲击韧度u，了解金属在常温下冲击韧性指标的测定方法。观察塑性材料与脆性材料承受冲击破坏时的断口情况，并进行比较。
四、学时分配 章 次 学时分配 小计 第一章：绪论和基本概念 第二章：轴向拉伸和压缩 第三章：扭转 第四章：弯曲应力 第五章：梁弯曲时的位移 第七章：应力状态和 强度理论 第八章：组合变形 第九章：压杆稳定 合 计 2 10 9 13 6 10 8 6 理论 2 8 8 12 6 10 6 4 56 实验（上机） 0 2 1 1 0 0 2 2 8 备 注 五、考核说明
考核方法：闭卷考试
成绩评定方法：总成绩=期末考试成绩×70%+平时成绩×30%
六、主要教材及教学参考书目
（一）主要教材
1. 刘鸿文著《材料力学I》，高等教育出版社。 （二）主要参考书目
1．孙训方等著《材料力学I》，高等教育出版社。
