材料力学学习指导

材料力学学习指导材料力学学习指导 一、材料力学课程的总体把握一、材料力学课程的总体把握 1.1.材料力学的任务材料力学的任务 材料力学是继理论力学之后开设的一门专业基础课。理论力学研究物体 （刚体）在力的作用下的平衡与运动规律，材料力学研究构件（变形体）的承载 能力。材料力学的研究对象为变形固体，且仅限于工程结构中的杆件。所有工程 结构与构件均为变形体，而工程结构中杆件受力后多为小变形体，讨论小变形体 的平衡问题时，比如求支反力时，可近似用刚体力学的理论。大部分工程材料 可近似为连续、 均匀、 各向同性 （变形固体的理想模型） 与完全弹性的理想材料。 构件的承载能力表现为三个方面构件抵抗破坏的能力，称为强度；构件抵抗变 形的能力，称为刚度；构件保持原有构件形状的能力，称为稳定性；所以材料力 学的任务是在理想材料和小变形的条件下，研究杆件的强度、刚度与稳定性。 2.2.掌握材料力学的研究方法掌握材料力学的研究方法 材料力学首先研究杆件在四种基本变形下的内力、 应力与变形。计算静定结 构的内力的方法为截面法，要用到刚体力学的理论，所以要对理论力学中平衡条 件的灵活应用相当熟练。 讨论应力与变形时， 要从杆件的整体变形与局部变形之间的几何关系、应力 与应变之间的物理关系、内力与应力之间的静力学关系三方面入手。其中几何关 系是在试验观察与假设条件下建立起来的；物理关系是通过大量试验总结得来 的；静力学关系是由内力与应力的等效条件通过积分得到的。 对于组合变形下的内力、 应力与变形计算， 只需要在四种基本变形的基础上， 利用叠加原理即可。如何解决组合变形下的强度问题，需研究危险截面上危险点 的应力状态， 通过简单试验观察到的各种材料的破坏现象，提出复杂应力状态下 的破坏假说强度理论），进而建立强度条件。 3.3.掌握材料力学的学习方法掌握材料力学的学习方法 材料力学是一门典型的理论与实验相结合的课程， 其基本概念很多，知识综 合性较强，题目灵活多变。该课程在基础课与专业课之间，充当着纽带与桥梁的 作用。要学好材料力学，不可能一蹴而就，要有吃苦耐劳的精神。为了掌握本课 程的基本概念与重点理论， 初学者应全程随堂听讲， 且不可三天打鱼、 两天晒网； 为了建立对材料或构件的强度、刚度、稳定性的感性认识，务必参加并完成本课 程安排的所有相关试验；为了加强并巩固知识， 课后必须认真研习教材及相关参 考书， 并随课程进度按时完成相关的习题。 为了在有限的时间内把书本上的知识， 变成自己的知识，就需提高学习能力与学习效率。而学习能力的高低，不仅意味 着一个人的智力水平的高低，而且取决于学习者是否具有持之一恒的学习精神， 是否掌握了一套科学的学习方法。 材料力学研究的问题， 都是一些实际结构的抽象模型。要把这些抽象模型和 日常生活中见到的实物加于联想对比， 认识到材料力学的内容并不是空洞无物的 教条。以便使自己自始至终都有很高的学习兴趣。 课堂上要注意力集中， 因为教师有多年的教学经验，老师在课堂上所讲的内 容，一定是重点或要点。例如，我们在课前预习功课时，往往不知道教材中所讲 的重点在何处，当用心听了老师的讲解后，会有茅塞顿开的感觉。抓住课堂上的 分分秒秒，就可达到事半功倍的效果。 4.4.与录像相匹配的教材与录像相匹配的教材 与录像相匹配的教材为孙训方等主编材料力学 （第四版） ，高等教育出版 社出版。 但讲课内容是根据应用型本科土木类专业的教学改革需要有所增减，录 像以材料力学教学大纲的基本要求和近年来应用型本科院校的土木类专业教学 计划为依据，结合作者多年的教学实践与改革的经验进行组织教学。 讲课内容力求突出以下特色 （1）在内容安排上体现土木类专业的常用材料和常用结构，以讲清概念、 强化应用为重点。 （2）循序渐进，由浅入深，突出培养学生分析问题和解决问题的能力，将 理论知识融入到实践训练之中，将知识点和能力要求贯穿于课堂之中，从实际出 发，使学生在应用中学习。 （3）注意与后续课程的衔接，有意识地培养学生学习和深入研究问题的积 极性。 录像包括 13 章和一个附录分别为绪论及基本概念；轴向拉伸和压缩；扭 转；平面图形的几何性质；弯曲应力；梁弯曲时的位移；应力状态与强度理论； 组合变形及连接部分的计算（剪切与挤压的实用计算） ；压杆稳定；弯曲问题的 进一步研究；考虑材料塑性的极限分析；能量方法；动荷载、交变应力。以及一 个拓展学习；3 个习题课和 6 个实验。 二、材料力学学习指导二、材料力学学习指导 第一章第一章 绪论及基本概念绪论及基本概念 材料力学的任务、主要研究对象、研究方法、内力、截面法、应力、变形、 应变、强度、刚度和稳定性的概念。基本变形。 基本要求基本要求 对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识。明确本门课要干什 么，怎样干，如何学好本门课。 重点重点 本课程的性质、特点和研究方法。 难点难点 关于变形固体的基本假设。 第二章第二章 轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩 拉（压）杆的内力、应力和变形，单向胡克定律，材料拉、压时的力学性质， 拉（压）杆的强度条件，拉（压）静不定，应力集中的概念。 基本要求基本要求 1 ）一般杆类零件简化为力学简图的初步能力。 2 ）能对受拉（压）杆件进行外力分析，内力计算，内力图的画法，应力计 算，公式的推导与横截面上应力的分布规律。 3 ）材料在拉（压）时的力学性质，了解材料力学实验的基本方法。对塑性 材料和脆性材料的性质有所认识。 4 ）掌握工作应力、极限应力、许用应力与安全系数的概念。应用拉（压） 杆的强度条件解决工程中的三类问题。 5 ）掌握拉（压）胡克定律，对拉（压）杆进行变形的计算。 6 ）了解弹性变形能的概念，能计算拉（压）杆的变形能。 7 ）拉（压）静不定的解法。 8 ）了解应力集中的概念。 重点重点 1 ）拉（压）杆的外力、内力、应力、变形计算，胡克定律 2 ）材料的力学性质 3 ）拉（压）杆的强度条件 4 ）拉（压）静不定的解法 难点难点 1 ）（压）静不定变形协调方程的建立。 ２）变性能的性质（特点）。 ３）应力集中的概念，圣维南原理。 第三章第三章扭转扭转 扭转的外力、内力、内力图。圆轴扭转的应力和变形，剪切胡克定律，切应 力互等定理，非圆截面杆扭转的概念，密圆圆柱螺旋弹簧的应力和变形。 基本要求基本要求 １）掌握对轴类零件的外力矩计算，内力计算，内力图的作法。 ２）纯剪切概念，剪切胡克定律，切应力互等定理，圆轴扭转时的应力和变 形公式的推导与计算，扭转轴的强度条件和刚度条件的建立与应用。 ３）了解非圆杆扭转时的特点，开口和闭口薄壁杆件受扭的差异。 重点重点 １）剪切胡克定律，切应力互等定理。 ２）圆轴扭转时应力公式的推导和计算，横截面上应力的分布规律。 ３）变形的计算公式，圆轴的扭转时强度条件和刚度条件的建立和应 难点难点 １）圆轴扭转时横截面上切应力计算公式的推导过程。 ２）非圆截面杆扭转的特点，开口和闭口薄壁杆件受扭的差异。 ３）受剪面与受挤面的判定。 ４）密圈圆柱螺旋弹簧的应力和变形计算公式的推导过程。 附录附录 A A 平面图形