一、课程基本情况

中文名称： 材料力学

英文名称： Materials Mechanics

课 程 号： 0220142

授课对象： （力学、土木、地下空间、交通、桥隧、道路、机械、工程地质、土建）等专业本科生

开课学期： 第3学期

学 时 数： 72（含8学时实验）

学 分 数： 4.5

课程性质： 专业基础必修课

考核方式： 考试

先修课程： 高等数学、理论力学

后继课程： 结构力学

开课教研室：力学教研室

执 笔 人： 崔亚平

二、课程教学目标

1．任务和地位

材料力学是力学、土木、交通、机械专业必修的一门专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握基本构件的强度、刚度和稳定性的计算，为设计构件提供必要的理论依据和计算方法，从而为结构力学、钢筋混凝土结构、钢结构、工程设计等后续专业基础课及专业课的学习打下一定的基础，也为从事建筑工程设计与施工奠定了必要的力学基础。同时，所学知识可应用于解决工程实际问题。

2．知识要求

本课程要求学生具备高等数学和理论力学的基础知识，这样才能顺利掌握本课程所学内容。学生应掌握逻辑分析的基本方法和具备理论计算的基本能力。

3．能力要求

在材料力学学习过程中，实验研究和理论分析同等重要，要求学生必须完成指定的实验并能独立撰写实验报告，为今后的科研和工程实践打下基础。要求学生具备对杆件进行强度、刚度及稳定性计算的能力。 学生应对本学科的最新理论和发展动态有所了解，自觉将所学知识与工程实际问题结合起来。

三、课程内容的基本要求和学时分配

1．教学内容

（1）绪论

材料力学的任务和研究对象。变形固体的概念、小变形及基本的变形形式，求解内力的截面法，应力与应变的概念。

（2）轴向拉伸和压缩

轴向拉伸和压缩的概念。轴向拉压杆的内力和变形计算方法，应力集中概念。许用应力和安全系数，强度条件，简单的拉压超静定问题。

（3）扭转

扭转变形的概念。功率、转速与扭转的关系，实心和空心圆截面杆扭转时强度和变形计算方法。切应力互等定理和剪切胡克定律，斜截面上的应力。简单的扭转超静定问题。

（4）弯曲内力

平面弯曲的概念及实例。梁弯曲时，横截面上的内力计算。弯矩、剪力、荷载集度间的关系及其在绘制剪力图和弯矩图中的应用。

（5）截面的几何性质

静矩、惯性矩、惯性积的定义，形心位置的求法。惯性矩的平行移轴和转轴公式。主轴、形心主轴、主惯性矩、形心主惯性矩的概念。

（6）弯曲应力

纯弯曲概念，正应力计算公式和正应力强度条件。矩形、工字形及其它形状截面梁的切应力计算，梁的合理设计。

（7）梁弯曲时的位移

挠度、转角和挠曲线的近似微分方程，积分法和叠加法求挠度和转角，求解简单超静定梁。

（8）剪切和联结的实用计算

剪切和挤压的概念及实例。铆接接头的剪切与挤压的实用计算。

（9）应力状态

应力状态的概念，平面应力状态下任意斜截面上的应力的计算，用解析法和应力圆求主平面方位、主应力大小、最大切应力。空间应力状态。三向应力弹性常数E、G、μ间的关系。广义虎克定律体。积改变比能、形状改变比能。

（10）强度理论

强度理论的概念，四个强度理论相当应力，四个强度理论适用范围及其应用。

（11）组合变形

组合变形的基本概念。斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲、偏心压缩、弯扭组合的变形计算。截面核心的概念。

（12）压杆稳定

压杆稳定性的概念。各种约束条件下轴心受压直杆的临界力计算公式。临界应力及欧拉公式的适用范围、经验公式、压杆稳定的计算，提高压杆稳定的措施。

（13）能量法

外力功和变形能计算。卡氏定理及其应用。用能量法解超静定系统。

2．教学要求

（1）了解材料力学的任务和研究对象。理解变形固体的概念、小变形及基本的变形形式，掌握求解内力的截面法，初步了解应力与应变的概念。

（2）掌握轴向拉压杆的内力和变形计算方法，了解应力集中概念。理解许用应力和安全系数，掌握强度条件，并会求解简单的拉压超静定问题。

（3）掌握功率、转速与扭转的关系，掌握实心和空心圆截面杆扭转时强度和变形计算方法。理解切应力互等定理和剪切胡克定律。能求解简单的扭转超静定问题。

（4）理解平面弯曲的概念。熟练掌握梁弯曲时，掌握剪力图和弯矩图的画法。

（5）理解截面的几何性质的概念，掌握形心位置的求法。熟练掌握惯性矩的平行移轴公式，了解转轴公式。理解主轴，形心主轴，主惯性矩，形心主惯性矩。对于组合图形的惯性矩的计算要熟练掌握。

（6）了解纯弯曲概念，熟练掌握正应力计算公式和正应力强度条件。掌握矩形、工字形及其它形状截面梁的切应力计算。理解梁的合理设计。

（7）掌握挠度、转角和挠曲线的近似微分方程，能用积分法和叠加法求挠度和转角，并能求解简单超静定梁。

（8）了解剪切和挤压的概念。掌握铆接接头的剪切与挤压的实用计算。

（9）理解应力状态的概念，掌握平面应力状态下任意斜截面上的应力的计算，能用解析法和应力圆求主平面方位、主应力大小、最大切应力。了解空间应力状态。了解积改变比能、形状改变比能。

（10）理解强度理论的概念，掌握四个强度理论适用范围及其应用。

（11）了解组合变形的基本概念。掌握斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲、偏心压缩、弯扭组合的变形计算。理解截面核心。

（12）理解压杆稳定性的概念。掌握各种约束条件下轴心受压直杆的临界力计算公式。掌握临界应力及欧拉公式的适用范围、经验公式、压杆稳定的计算。

（13）理解外力功和变形能计算。掌握卡氏定理及其应用。能用能量法解超静定系统。

3．时间分配和进度

（1）绪论 2 学时

（2）轴向拉伸和压缩 10 学时，(包括实验2学时)

（3）截面的几何性质 2 学时

（4）扭转 6 学时，(包括实验2学时)(机械8学时)

（5）剪切和联结的实用计算 2 学时，(机械4学时)

（6）弯曲内力 8 学时，(机械6学时)

（7）弯曲应力 8 学时，(包括实验2学时)

（8）梁弯曲的位移 6 学时，(机械4学时)

（9）应力状态和强度理论 10 学时，（包括实验2学时）

（10）组合变形 8 学时

（11）压杆稳定 6 学时

（12）能量法 4 学时

4．教学内容的重点、难点

重点：梁弯曲变形的强度计算、变形计算，主应力计算、组合变形。

难点：主应力计算、组合变形及强度理论。

5．本课程与其它课程的联系与分工

本课程以理论力学为基础，建立变形杆件的弹性理论，为后继课程如结构力学等课程做准备。

6．建议使用教材和参考书目

《材料力学》邹建奇等编 清华大学出版社2007

《材料力学》孙训方等编 高教出版社2002

《材料力学》单辉祖等编 高教出版社1999

《材料力学》干光瑜等编 建筑力学第二分册高教出版社1999

《材料力学》聂毓秦等编 机械工业出版社2004

四、大纲说明

1．习题

本门课程的作业主要为课后习题，根据授课内容，每章均有练习题。每章不少于8题。

2．实验

本课程有8学时实验，每位学生要交相应实验报告。

3．考核

本课程为闭卷考试。

成绩评定：平时成绩20%，实验10%，期末成绩70%。

4．其他

本课程采用多媒体、板书、和课堂讨论等形式的教学手段，提高学生对课程理解及在工程中的作用。