①北科大《材料力学》本科授课教案.doc

第一章 绪 论 一、教学目标和教学内容 教学目标 明确材料力学的任务，理解变形体的的基本假设，掌握杆件变形的基本形式。 教学内容 材料力学的特点 材料力学的任务 材料力学的研究对象 变形体的基本假设 材料力学的基本变形形式 二、重点难点 构件的强度、刚度、稳定性的概念；杆件变形的基本形式、变形体的基本假设。 三、教学方式 采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。 四、建议学时 1.5学时 五、讲课提纲 1、材料力学的任务 材料力学是研究构件强度、刚度和稳定性计算的学科。 工程中各种机械和结构都是由许多构件和零件组成的。为了保证机械和结构能安全正常地工作，必须要求全部构件和零件在外力作用时具有一定的承载能力，承载能力表现为 1.1强度 强度是指构件抵抗破坏的能力。构件在外力作用下不被破坏，表明构件具有足够的强度。 1.2刚度 刚度是指构件抵抗变形的能力。构件在外力作用下发生的变形不超过某一规定值，表明构件具有足够的刚度。 1.3稳定性 稳定性是指构件承受在外力作用下，保持原有平衡状态的能力，构件在外力作用下，能保持原有的平衡形态，表明构件具有足够的稳定性。 材料力学的任务：以最经济为代价，保证构件具有足够的承载能力。通过研究构件的强度、刚度、稳定性，为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论。 2、材料力学的研究对象 2.1研究对象的几何特征 构件有各种几何形状，材料力学的主要研究对象是杆件，其几何特征是横向尺寸远小于纵向尺寸，如机器中的轴、连接件中的销钉、房屋中的柱、梁等均可视为杆件，材料力学主要研究等直杆。 2.2研究对象的材料特征 构件都是由一些固体材料制成，如钢、铁、木材、混凝土等，它们在外力作用下会产生变形，称变形固体。其性质是十分复杂的，为了研究的方便，抓住主要性质，忽略次要性质材料力学中对变形固体作如下假设： (均匀连续性假设: 假设变形固体内连续不断地充满着均匀的物质，且体内各点处的力学性质相同。 (各向同性假设: 假设变形固体在各个方向上具有相同的力学性质。 (小变形假设: 假设变形固体在外力作用下产生的变形与构件原有尺寸相比是很微小的，称“小变形”。在列平衡方程时，可以不考虑外力作用点处的微小位移，而按变形前的位置和尺寸进行计算。 3、杆件的几何特征 3.1轴线：截面形心的连线 3.2横截面：垂直于轴线的截面 3.3杆的分类： 4、杆件变形的基本形式 杆件在不同受力情况下，将产生各种不同的变形，但是，不管变形如何复杂， 常常是如下四种基本变形或是它们的组合。 1．拉伸和压缩：变形形式是由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力引起的，表现为杆件长度的伸长或缩短。如托架的拉杆和压杆受力后的变形。 2．剪切：变形形式是由大小相等、方向相反、相互平行的一对力引起的，表现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动。如连接件中的螺栓和销钉受力后的变形。 3．扭转：变形形式是由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的一对力偶引起的，表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。如机器中的传动轴受力后的变形。 4．弯曲：变形形式是由垂直于杆件轴线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相等、方向相反的力偶引起的，表现为杆件轴线由直线变为受力平面内的曲线。如单梁吊车的横梁受力后的变形。 杆件同时发生几种基本变形，称为组合变形。 第二章 轴向拉伸与压缩 一、教学目标和教学内容 1、教学目标 正确理解内力、应力、应变等基本概念，熟练掌握截面法。正确理解并熟练掌握轴向拉压正应力公式、胡克定律、强度条件，掌握拉压杆的强度计算方法。掌握拉压时材料的力学性能，弄清材料力学解决问题的思路和方法。 2、教学内容 截面法、内力、应力 轴力、 轴力图 正应力、应力集中的概念 轴向拉（压）时斜截面上的应力 拉压杆的变形、胡克定律、泊松比 ⑥拉压杆的强度计算 ⑦材料拉压时的力学性能 ⑧拉压杆件系统的超静定问题 ⑨连接件的实用计算 二、重点难点 1、内力和截面法，轴力和轴力图。 2、 应力的概念，轴向拉压时横截面上的应力，轴向拉压时的变形。 3、 材料拉、压时的力学性能。 4、 轴向拉压的强度计算。 5、 应力集中的概念，拉、压静不定问题。 三、教学方式 采用启发式教学和问题式教学法结合，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题，激发学生的学习热情。 四、建议学时 12.5 学时 五、讲课提纲 1、轴向拉伸(压缩)的概念 受力特点：作用于杆件上外力合力的作用线与杆件轴线重合。 变形特点：构件沿轴线方向的伸长或缩短。 2、内力 、 截面法 2.1内力的概念 内力是构件因受外力而变形，