材料力学
材料力学
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更新日期:2025/05/17
开课平台学银在线
开课高校东北石油大学
开课教师唐友福彭惠芬徐艳邢海燕李治淼
学科专业工学材料类
开课时间2025/03/03 - 2025/06/20
课程周期16 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
  • 理论力学似乎让我们感到力学的枯燥和遥远,材料力学将会把神秘而复杂的理论力学带回实际生产和生活中。众所周知,所有的机械或结构物在运行或使用中,其构件都将受到一定的载荷作用,其形状和尺寸都要发生变化。但是构件所承受的载荷和变现都有一定的限制,如果载荷过大,构件就会发生断裂或产生塑性变形而失效,严重者将发生工程事故。如果变形过大,构件可能无法不保证正常工作。因此必须研究构件抵抗破坏和变形的能力,即进行强度和刚度的计算。此外,对工程中一类细长受压杆件,如活塞杆、连杆和千斤顶等,如果载荷超过某一数值但远小于强度的极限值时,压杆将突然由直线平衡形态变成曲线平衡形态,这种现象称之为压杆的失稳。失稳往往是突然发生而造成严重的工程事故,因此必须研究构件保持原来形态能力,即进行稳定性计算。综上所述,材料力学的任务就是研究构件在外力作用下变形、内部受力与破坏的规律,为合理设计构件提供强度、刚度与稳定性分析的基本理论与方法。

  • 材料力学是高等院校理工科专业的一门重要专业基础课,在工程教育中占有重要的地位,是基础课和专业课之间的桥梁,起着承上启下的作用。本课程主要内容包括为杆件的基本变形(拉压、弯、扭、剪)的内力分析、应力分析、变形分析与位移分析,材料的力学性能,强度分析与设计,刚度分析与设计,应力状态分析,强度理论,组合载荷,压杆的稳定性分析与设计,能量原理与应用和动荷载,疲劳失效分析等,覆盖理工科高等院校长学时课程的绝大部分内容。

  • 本课程体系完善、科学,能够做到理论联系实际,融知识传授、能力培养、素质教育于一体。与大学物理和理论力学研究质点和刚体不同,本课程首次以变形固体为研究对象,并引入内力、应力、应变、单元体等新概念,着力培养学生将具体工程问题抽象化、理想化,并建立正确的物理模型和数学模型的意识和能力,完善知识结构、拓宽眼界视野、培养科学思维、增强创新意识。

课程大纲

第一章 绪论

  • 1.1 课程简介
  • 1.2 材料力学的任务
  • 1.3 变形固体的基本假设
  • 1.4 外力及其分类
  • 1.5 内力和应力
  • 1.6 变形和应变
  • 1.7 杆件变形的基本形式
  • 1.8 单元测验

第二章 拉伸、压缩与剪切

  • 2.1 轴向拉压变形概述
  • 2.2 轴向拉压的内力
  • 2.3 横截面上的应力
  • 2.4 斜截面上的应力
  • 2.5 圣维南原理
  • 2.6 材料拉伸的力学性能
  • 2.7 材料压缩的力学性能
  • 2.8 轴向拉压的强度计算
  • 2.9 轴向拉压的变形计算
  • 2.10 轴向拉压的应变能
  • 2.11 轴向拉压超静定
  • 2.12 温度应力和装配应力
  • 2.13 应力集中的概念
  • 2.14 剪切和挤压
  • 2.15 剪切和挤压的例题
  • 2.16 单元测验

第三章 扭转

  • 3.1 扭转变形概述
  • 3.2 扭转的内力
  • 3.3 纯剪切
  • 3.4 圆轴扭转的应力
  • 3.5 圆轴扭转的变形
  • 3.6 扭转的强度刚度计算
  • 3.7 圆柱形密圈螺旋弹簧
  • 3.8 非圆截面杆的扭转
  • 3.9 单元测验

第四章 弯曲内力

  • 4.1 弯曲变形概述
  • 4.2 剪力和弯矩
  • 4.3 剪力图和弯矩图
  • 4.4 载荷集度和内力的关系
  • 4.5 刚架和曲杆的内力
  • 4.6 单元测验

附录

  • 5.1 静矩和形心
  • 5.2 惯性矩,惯性积和惯性半径
  • 5.3 平行移轴公式
  • 5.4 单元测验

第五章 弯曲应力

  • 6.1 纯弯曲时的正应力
  • 6.2 横力弯曲时的应力
  • 6.3 弯曲变形的强度计算
  • 6.4 单元测验

第六章 弯曲变形

  • 7.1 挠曲线近似微分方程
  • 7.2 积分法求弯曲变形
  • 7.3 叠加法求弯曲变形
  • 7.4 简单超静定梁
  • 7.5 提高梁强度和刚度的措施
  • 7.6 单元测验

第七章 应力和应变分析,强度理论

  • 8.1 应力状态概述
  • 8.2 平面应力状态分析的解析法
  • 8.3 平面应力状态分析的图解法
  • 8.4 空间应力状态分析
  • 8.5 广义胡克定律
  • 8.6 应变能密度
  • 8.7 强度理论概述
  • 8.8 四种常用强度理论
  • 8.9 莫尔强度理论
  • 8.10 单元测验

第八章 组合变形

  • 9.1 组合变形概述
  • 9.2 轴向拉压与弯曲组合
  • 9.3 偏心压缩
  • 9.4 转轴公式
  • 9.5 偏心压缩时的截面核心
  • 9.6 扭转与弯曲组合
  • 9.7 斜弯曲
  • 9.8 斜弯曲时的中性轴
  • 9.9 单元测验

第九章 压杆稳定

  • 10.1 压杆稳定概述
  • 10.2 两端铰支的理想压杆
  • 10.3 一端固定一端自由的理想压杆
  • 10.4 两端固定的理想压杆
  • 10.5 一端固定一端铰支的理想压杆
  • 10.6 欧拉公式与经验公式
  • 10.7 压杆的稳定校核
  • 10.8 提高压杆稳定性的措施
  • 10.9 单元测验

第十章 动载荷

  • 11.1 动载荷概述
  • 11.2 直线运动构件的动响应
  • 11.3 转动构件的动响应
  • 11.4 自由落体冲击的动响应
  • 11.5 水平冲击的动响应
  • 11.6 单元测验

第十一章 交变应力

  • 12.1 交变应力概述
  • 12.2 交变应力的基本参数
  • 12.3 对称循环下的持久极限
  • 12.4 影响持久极限的因素
  • 12.5 对称循环下的疲劳强度计算
  • 12.6 不对称循环下的持久极限
  • 12.7 不对称循环下的疲劳强度计算
  • 12.8 弯扭组合交变应力的强度计算
  • 12.9 提高构件疲劳强度的措施
  • 12.10 单元测验

第十三章 能量法

  • 13.1 能量方法概述
  • 13.2 杆件应变能的计算
  • 13.3 克拉贝依隆原理
  • 13.4 互等定理
  • 13.5 卡氏第一定理
  • 13.6 卡氏第二定理
  • 13.7 虚功原理
  • 13.8 单位载荷法
  • 13.9 莫尔积分法
  • 13.10 图乘法
  • 13.11 单元测验

第十四章 超静定结构

  • 14.1 超静定结构概述
  • 14.2 用力法解超静定结构
  • 14.3 对称及反对称性质的利用
  • 14.4 连续梁及三弯矩方程
  • 14.5 单元测验