《材料力學(xué)》課程教學(xué)要求初探

羅錦潔

(重慶三峽學(xué)院機(jī)械學(xué)院，重慶 400000)

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《材料力學(xué)》課程教學(xué)要求初探

羅錦潔

(重慶三峽學(xué)院機(jī)械學(xué)院，重慶 400000)

摘要：材料力學(xué)作為高等工科學(xué)校一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，與我們實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)緊密相關(guān)，本文從材料力學(xué)任務(wù)要求、學(xué)習(xí)的目的，對(duì)課程的主要內(nèi)容的掌握，課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)材料力學(xué)課程教學(xué)要求進(jìn)行初步探索。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；教學(xué)；實(shí)驗(yàn)；探索

材料力學(xué)是研究構(gòu)件在外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和導(dǎo)致各種材料破壞的極限，材料力學(xué)是高等工科學(xué)校一門很重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它與機(jī)械、土建、交通水利等工程密切相關(guān)，在基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間起著橋梁作用。

無(wú)論是日常生活中的桿件，還是機(jī)械中常見(jiàn)的桿件，只要它們受力，就存在變形和斷裂的問(wèn)題。研究單根桿件的變形或斷裂問(wèn)題，考察如何設(shè)計(jì)桿件當(dāng)受力時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)大的變形、失穩(wěn)、破壞，用盡可能少的材料來(lái)滿足要求，這就是材料力學(xué)的任務(wù)，學(xué)習(xí)材料力學(xué)知識(shí)，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)中構(gòu)件的承載能力具有明確的基本概念、必要的基礎(chǔ)知識(shí)，熟練的計(jì)算能力和初步的實(shí)驗(yàn)分析能力[1]。了解新的科研成果、新技術(shù)，初步掌握現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)及試驗(yàn)技術(shù)，研究的內(nèi)容包括構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)分析構(gòu)件所用材料的力學(xué)性質(zhì)，為構(gòu)件的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。培養(yǎng)學(xué)生具有一定的計(jì)算能力、理論分析和實(shí)驗(yàn)分析能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和工程技術(shù)提供必要的力學(xué)基礎(chǔ)，加強(qiáng)學(xué)生的抽象思維能力和科學(xué)的世界觀，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)和解決問(wèn)題的能力。

材料力學(xué)的任務(wù)要求，首先應(yīng)該樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際，解決好經(jīng)濟(jì)與安全的矛盾，具備創(chuàng)新精神；全面系統(tǒng)地了解構(gòu)件的受力變形、破壞的規(guī)律；掌握有關(guān)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算的基本概念、基本理論、基本方法及其在工程中的應(yīng)用；將一般構(gòu)件抽象成力學(xué)簡(jiǎn)圖，進(jìn)行外力分析、內(nèi)力分析、應(yīng)力分析、應(yīng)變分析、應(yīng)力應(yīng)變分析；掌握測(cè)定材料力學(xué)性能的原理和方法，具有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的初步能力；在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的前提下，以最經(jīng)濟(jì)的代價(jià)，為構(gòu)件選擇合適的材料，設(shè)計(jì)合理的截面形狀和尺寸，為構(gòu)件設(shè)計(jì)提供計(jì)算依據(jù)；了解材料力學(xué)的新理論，新方法及發(fā)展趨向。

材料力學(xué)的主要內(nèi)容[2]，(1)緒論內(nèi)容包括材料力學(xué)的任務(wù)和研究對(duì)象，變形固體的基本假設(shè)，內(nèi)力、截面法，應(yīng)力的概念，線應(yīng)變和剪應(yīng)變，桿件變形的基本形式。(2)軸向拉伸和壓縮：基本概念和實(shí)例，截面法、軸力和軸力圖，直桿橫截面和斜截面上的應(yīng)力，最大剪切應(yīng)力，低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)及拉伸時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)，低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗(yàn)及壓縮時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)，許用應(yīng)力，強(qiáng)度條件，圣維南原理，軸向拉伸和壓縮時(shí)的變形，應(yīng)變能、比能；應(yīng)力集中的概念，簡(jiǎn)單拉壓靜不定問(wèn)題。(3)扭轉(zhuǎn)和剪切：扭轉(zhuǎn)的概念和實(shí)例，扭矩和扭矩圖，薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形，純剪切、剪切虎克定律、剪應(yīng)力互等定理，圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力和變形，強(qiáng)度和剛度條件，扭轉(zhuǎn)時(shí)的彈性應(yīng)變能，密圈彈簧的應(yīng)力和變形，非圓截面扭轉(zhuǎn)的概念，剪切的概念、實(shí)例，剪切、擠壓的實(shí)用計(jì)算。(4)彎曲強(qiáng)度與變形：平面彎曲的概念和實(shí)例，梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖、剪力、彎矩及其方程，剪力圖和彎矩圖，彎矩、剪力和分布載荷集度的關(guān)系及其應(yīng)用，純彎曲時(shí)的正應(yīng)力公式，彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算，矩形截面梁和工字形截面梁的剪應(yīng)力，彎曲剪應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算，提高彎曲強(qiáng)度的措施，彎曲中心的概念，梁的撓曲線及其近似微分方程，用積分法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角，根據(jù)疊加法求梁的撓度和轉(zhuǎn)角，梁的剛度校核，提高彎曲剛度的措施，梁彎曲時(shí)的變形能。(5)應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論：應(yīng)力狀態(tài)、主應(yīng)力和主平面的概念，平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分析-解析法和圖解法，三向應(yīng)力狀態(tài)基本概念，平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變分析，廣義虎克定律，強(qiáng)度理論的概念，材料破壞形式，四種常用強(qiáng)度理論、莫爾強(qiáng)度理論。(6)組合變形與強(qiáng)度計(jì)算：組合變形的概念和實(shí)例，斜彎曲時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算，拉伸(壓縮)與彎曲組合時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算，扭轉(zhuǎn)與彎曲組合時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算。(7)壓桿穩(wěn)定：彈性平衡穩(wěn)定性的概念，細(xì)長(zhǎng)壓桿臨界力的歐拉公式，桿端不同約束的影響、長(zhǎng)度系數(shù)，壓桿的柔度，歐拉公式的適用范圍，經(jīng)驗(yàn)公式、臨界應(yīng)力總圖，壓桿的穩(wěn)定計(jì)算，提高壓桿穩(wěn)定性的措施。(8)動(dòng)載荷與疲勞強(qiáng)度：虛功原理，單位力法，莫爾定理，計(jì)算莫爾積分的圖形互乘法，卡氏定理，互等定理，動(dòng)靜法應(yīng)用，能量法解沖擊問(wèn)題，提高桿件抗沖擊能力的措施交變應(yīng)力下材料的疲勞破壞，交變應(yīng)力參數(shù)，持久極限和影響因素，對(duì)稱循環(huán)的疲勞強(qiáng)度校核，疲勞限圖、非對(duì)稱循環(huán)的疲勞強(qiáng)度校核，提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的主要措施。

材料力學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)包括拉伸與壓縮實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、純彎曲正應(yīng)力測(cè)定、組合變形桿件主應(yīng)力測(cè)定，提高性實(shí)驗(yàn)包括沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)，要求會(huì)對(duì)一些材料的基本常用力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)根據(jù)假設(shè)導(dǎo)出的理論公式加以驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)應(yīng)力的初步分析，掌握所用儀器設(shè)備的操作規(guī)程及熟練使用儀器設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析，根據(jù)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)誤差的分析，觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各種物理現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)課是本課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，其作用是通過(guò)這樣一組實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施，加強(qiáng)對(duì)材料力學(xué)的工程概念，了解這門課程與工程實(shí)際的緊密關(guān)系，培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研能力，大量與材料力學(xué)相關(guān)的產(chǎn)品和科研成果作為材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，通過(guò)參觀圖片實(shí)物、實(shí)驗(yàn)演示以及學(xué)生自己觀察、分析和動(dòng)手實(shí)踐達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅劍平，董明會(huì).材料力學(xué)課程教學(xué)方法改革探討[J].白城師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012.03.

[2]單輝祖.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2009.

中圖分類號(hào):G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)06-0220-01