“材料力学(I)”课程教学大纲
西安建筑科技大学
“材料力学（I）”课程教学大纲
英文名称：Material Mechanics
课程编号：210203
课程类型：学科基础课
学时：96 学分：6
适用对象：土木工程专业
先修课程：高等数学、理论力学
建议使用教材及参考书：
《材料力学》，孙训方等，高等教育出版社，2002年
《材料力学》，刘鸿文等，高等教育出版社，2002年
《材料力学》，铁木辛柯，科学出版社，1978年
一、课程的性质、目的和任务
材料力学是一门技术基础课，它不仅为学习专业课程打下坚实的理论基础，而且为工程构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。因此，通过本课程的学习，要求学生能较熟练地进行受力分析，培养学生对结构的受力情况、稳定情况；对构件的强度、刚度和稳定性的问题，具有明确的基本概念、必要的基础知识，比较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。
二、教学内容及要求
第一章绪论
内容：材料力学的任务和研究对象，变形固体的概念及其基本假设；杆
件变形的基本形式。
基本要求：
1．掌握构件的强度、刚度和稳定性问题的概念。
2．理解杆件基本变形形式的受力和变形特点。
重点：材料力学的任务和研究对象。
难点：可变形固体的基本假设。
第二章轴向拉伸和压缩
内容：轴向拉伸和压缩的概念及工程实例，内力和截面法，轴力和轴力图，拉（压）杆横截面及斜截面上的应力，轴向拉伸和压缩时的变形，低碳钢的拉伸（压缩）试验，应力——应变曲线图及特征点，铸铁和其他材料的拉伸（压缩）试验，容许应力，安全系数，强度条件，应力集中的概念，拉（压）超静定问题的概念及其解法，剪切的实用计算，挤压的实用计算。
基本要求：
1．理解内力和应力的概念。
2．掌握轴力的计算和轴力图的绘制。
3．掌握拉（压）杆横截面的应力。
4．掌握轴向拉伸和压缩时的变形计算。
5．掌握低碳钢和铸铁和的拉（压）试验。
6．理解容许应力、安全系数的概念。
7．了解应力集中的概念。
8．掌握拉（压）超静定问题的解法。
9．掌握剪切和挤压的实用计算。
重点：内力、轴力、截面法。应力、应变、虎克定律及拉（压）强度条件，应掌握它们的概念，且熟悉掌握轴力的计算，轴力图的绘制及拉（压）强度条件的应用，低碳钢的应力——应变曲线图及特征点。
难点：拉压超静定问题。剪切面和挤压面面积的计算。
第三章扭转
内容：扭转的概念及工程实例；传动轴的功率、转速与外力偶矩间的关系；扭矩和扭矩图。簿壁圆筒扭转，纯剪切的概念，剪切虎克定律，剪应变，剪切弹性模量，剪应力互等定理。圆轴扭转的剪应力；极惯性矩，抗扭截面模量；扭转强度条件。扭转超静定问题。矩形截面杆扭转的主要结果。
基本要求：
1．理解扭转的概念。
2．掌握扭矩的计算和扭矩图的绘制。
3．理解纯剪切的概念。
4．掌握剪切虎克定律和剪应力互等定理。
5．掌握圆轴扭转的剪应力及其强度条件。
6．掌握圆轴扭转时的变形及其刚度条件。
7．了解矩形截面杆扭转的主要结果。
重点：扭矩和扭矩图的绘制，剪应力和扭转角及其强度和刚度的计算
难点：纯剪切的概念，剪切虎克定律及剪应力互等定理。
附录I 截面的几何性质
内容：静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径，简单图形和组合图形静矩的计算及形心位置的确定。简单图形惯性矩和惯性积的计算；平行移轴公式、转轴公式；组合图形惯性矩和惯性积的计算。形心主惯性轴和形心主惯性矩。
基本要求：
1．理解静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径的概念。
2．掌握简单图形和组合图形静矩的计算及形心位置的确定。
3．掌握简单图形惯性矩和惯性积的计算。
4．掌握平行移轴公式。
5．了解转轴公式。
6．掌握组合图形惯性矩和惯性积的计算。
7．理解形心主惯性轴和形心主惯性矩。
重点：简单图形和组合图形静矩的计算及形心位置的确定，简单图形惯性矩的计算；平行移轴公式；组合图形惯性矩的计算。
难点：组合图形惯性矩的计算,转轴公式，形心主惯性矩。
第四章弯曲内力
内容：平面弯曲的概念及工程实例；梁的计算简图；剪力和弯矩，剪力方程和弯矩方程，剪力图和弯矩图，弯矩、剪力和荷载集度的微分关系及其在绘制和校核剪力图和弯矩图中的应用，叠加法作弯矩图。
基本要求:
1．理解平面弯曲的概念。
2．掌握剪力方程和弯矩方程。
3．掌握剪力图和弯矩图弯矩的绘制。
4．了解叠加法作弯矩图。
重点：梁在任一指定截面处的剪力和弯矩值的计算；剪力方程和弯矩方程；剪力图和弯矩图。
难点：弯矩、剪力和荷载集度间的微分关系。
第五章弯曲应力
内容：纯弯曲时的正应力公式；抗弯刚度，抗弯截面模量；纯弯曲理论的推广；矩形截面梁的剪应力，工字形及其它形状截面梁的剪应力。梁的正应力和剪应力强度条件；梁的合理截面，提高弯曲强度的措施。基本要求：
1．掌握弯曲时的正应力公式。
2．掌握矩形截面梁的剪应力。
3．掌握工字形及其它形状截面梁的剪应力。
4．掌握梁的正应力和剪应力强度条件。
5．了解提高弯曲强度的措施。
重点：弯曲正应力及其强度计算。
难点：弯曲剪应力。
深度和广度：要求能正确地推导正应力公式和正确地使用该公式，并能熟练地使用正应力强度条件灵活地进行强度计算。
第六章弯曲变形
内容：梁的变形和位移的概念；挠度和转角；梁的挠曲线及其近似微分方程式。用积分法求梁的挠度和转角；位移边界条件和变形连续条件。用迭加法求梁的挠度和转角；梁的刚度校核；提高弯曲刚度的措施；用形变比较法解简单超静定梁。
基本要求：
1．理解梁的变形和位移的概念；挠度和转角的概念。
2．掌握梁的挠曲线近似微分方程式。
3．掌握用积分法求梁的挠度和转角。
4．掌握用迭加法求梁的挠度和转角。
5．掌握梁的刚度校核。
6．了解提高弯曲刚度的措施。
7．了解用形变比较法解简单超静定梁。
重点：梁的挠曲线近似微分方程，叠加法。
难点：积分法，用形变比较法求解简单超静定梁。
第七章应力状态和强度理论
内容：应力状态的概念，单元体，主应力和主平面；应力状态的分类。二向应力状态下的应力分析——解析法，斜截面上的应力，主应力和主平面的确定。三向应力状态的举例与（简单）分析，最大正应力。广义虎克定律；比能，体积改变比能和形状改变比能。强度理论的概念；最大拉应力理论；最大伸长线应变理论；最大剪应力理论；形状改变比能理论；相当应力；各种强度理论的使用范围。
基本要求：
1．理解应力状态、单元体、主应力和主平面的概念。
2．了解应力状态的分类。
3．掌握二向应力状态下应力分析的解析法。
4．掌握斜截面上的应力，主应力和主平面的确定。
5．掌握广义虎克定律。
6．了解体积改变比能和形状改变比能。
7．理解强度理论的概念。
8．掌握四个常用强度理论。
9．了解各种强度理论的使用范围。
重点：平面应力状态的解析法，广义虎克定律，四个常用强度理论
难点：应力状态的概念，强度理论的概念。
第八章组合变形
内容：组合变形的概念及工程实例；斜弯曲时的应力和强度计算；拉（压）与弯曲组合时应力和强度计算；偏心压缩（拉伸）；截面核心；弯曲与扭转组合时的强度计算。
基本要求：
1．理解组合变形的概念。
2．掌握斜弯曲时的应力和强度计算。
3．掌握拉（压）与弯曲组合时应力和强度计算。
4．掌握偏心压缩（拉伸）。
5．理解截面核心的概念。
6．掌握弯曲与扭转组合时的强度计算。
重点：斜弯曲，弯扭组合时的强度计算
难点：截面核心
第九章能量方法
内容：外力功与应变能；杆件发生各种基本变形时的应变能；卡氏定理。能量方法计算杆件的位移，能量方法求解超静定问题。
基本要求：
1．理解外力功与应变能的概念。
2．掌握杆件发生各种基本变形时的应变能计算。
3．掌握卡氏定理计算杆件的位移。
4．掌握能量方法求解超静定问题。
重点：卡氏定理。
难点：能量方法求杆件的位移。
第十章压杆稳定
内容：压杆稳定的概念；稳定平衡与不稳定平衡；临界压力；计算细长压杆临界压力的欧拉公式；杆端约束不同对临界压力的影响；长度系数，临界压力，压杆柔度；欧拉公式的适用范围。经验公式；临界应力总图。压杆的稳定计算；折减系数法。
基本要求：
1．理解压杆稳定的概念。
2．掌握临界力的欧拉公式。
3．掌握临界应力的欧拉公式。
4．了解欧拉公式的适用范围。
5．理解临界应力总图。
6．了解压杆稳定的安全计算。
重点：压杆稳定的概念，临界压力和临界应力的计算，以及压杆稳定校核的方法——折减系数法。
难点：压杆稳定的概念，压杆稳定的安全计算。
第十一章动载荷和交变应力
内容：动载荷的概念及工程实例；匀加速直线运动时杆件的应力和变形计算；动荷系数；杆件受冲击时的应力和变形计算；提高抗冲击的措施。交变压力概念：应力循环与循环特征；疲劳破坏特点；材料的持久极限及影响构件持久极限的主要因素。提高构件疲劳强度的措施。
基本要求：
1．理解动载荷的概念。
2．掌握匀加速直线运动时杆件的应力和变形计算。
3．掌握杆件受冲击时的应力和变形计算。
4．了解交变压力概念，应力循环与循环特征。
5．理解疲劳破坏特点。
6．了解影响构件持久极限的主要因素。
重点：构件受冲击时的应力和变形计算，疲劳破坏的特点。
难点：动荷系数的计算。
三、教学基本要求
1．课堂讲授：
教学方法采用课堂讲授与课件配合使用、以讲授为主，使学生从中学到本课程的基本内容，并学会分析和解决问题的方法。
2．作业方面：
布置作业的目的：加深对基本概念的理解，熟练并掌握计算方法。习题数量基本上每次课（2学时）布置3~4个题。
3．考核方式：
考试以笔试为主，题型有选择题、填空题和计算题。平时成绩占20%。
四、实践教学环节
（一）拉伸和压缩试验
内容：
测定低碳钢的弹性模量、屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率、压缩屈服极限；测定铸铁抗拉强度、抗压强度极限
目的和要求：
1．测定低碳钢的弹性模量，验证胡克定律；
2．测定低碳钢的屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率；
3．观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等现象；4．测定铸铁的拉伸强度极限；
5．测定低碳钢的压缩屈服极限；
6．测定铸铁抗压强度极限；
7．比较低碳钢、铸铁压缩变形和破坏现象；
8．绘制P－ΔL曲线,比较两种材料的机械性质。
（二）扭转试验
内容：
测定低碳钢屈服极限、剪切弹性模量，测定铸铁剪切强度极限
目的和要求：
1．测定低碳钢剪切屈服极限，剪切弹性模量，剪切强度极限，单位扭转角，验证胡克定律；
2．测定铸铁剪切强度极限
3．观察低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象和破坏形式，分析破坏原因，绘制T－Δφ曲线
（三）纯弯曲梁正应力的电测试验
内容：
用电测法测定梁纯弯曲时横截面上的正应力分布。
目的和要求：
1．了解电测应力的方法和电阻应变仪的使用；
2．测定纯弯曲梁横截面上的正应力分布，并与理论值进行比较。(四) 弯扭组合时的主应力电测实验
内容：
本实验是以薄壁圆筒在弯、扭组合变形时的受力为例，介绍用电测法确定构件上一点应力状态的方法。
目的和要求：
1、测定薄壁圆筒在弯、扭组合变形时表面某点处的主应力大小及方向，
并与理论值进行比较。
2、掌握多点静态应变测量技术。
五、学时分配
制定者：张为民冯仲齐
审定者：赵冬批准者：冯小娟校对者：朱寅制定日期：2004年5月
《材料力学性能》教学大纲
《材料力学性能》课程教学大纲 课程名称：材料力学性能（Mechanical Properties of Materials） 课程编号：012009 总学时数：48学时（其中含实验 8 学时） 学分：3学分 课程类别：专业方向指定必修课 先修课程：大学物理、工程化学、工程力学、材料科学基础 教材：《工程材料力学性能》（机械工业出版社、束德林主编，2005年）参考书目：[1] 王从曾编著，《材料性能学》，北京工业大学出版社，2001年 [2] Thomas H.Courtney（美）著，材料力学行为（英文版），机械工业 出版社，2004年 《课程内容简介》： 本课程主要讲授材料的力学性能与测试方法，主要内容有金属在静载荷（单向拉伸、压缩、扭转、弯曲）和冲击载荷下的力学性能、金属的断裂韧度、金属的疲劳、金属的应力腐蚀和氢脆断裂、金属的磨损和接触疲劳、金属的高温力学性能。 一、课程性质、目的和要求 本课程是材料成型及控制工程专业本科生金属材料工程方向指定必修课。本课程的主要任务是讨论工程材料的静载力学性能、冲击韧性及低温脆性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能以及高温力学性能的基本理论与性能测试方法，使学生掌握材料力学性能的基本概念、基本原理和测试材料力学性能的基本方法，探讨改善材料力学性能的基本途径，提高分析材料力学性能的思维能力与测试材料力学性能的能力，为研究开发和应用工程材料打下基础。 二、教学内容、要点和课时安排 《材料力学性能》授课课时分配表
本课程的教学内容共分八章。 第一章：金属在单项静拉伸载荷下的力学性能 6学时 主要内容：载荷—伸长曲线和应力—应变曲线；塑性变形及性能指标；断裂 重点、难点：塑性变形机理，应变硬化机理，裂纹形核的位错模型，断裂强度的裂纹理论，断口形貌。 第二章：金属在其它静载荷下的力学性能 6学时 主要内容是：缺口试样的静拉伸及静弯曲性能；材料缺口敏感度及其影响因素；扭转、弯曲与压缩的力学性能；硬度试验方法。 重点、难点：缺口处的应力分布特点及缺口效应 第三章：金属在冲击载荷下的力学性能 4学时 主要内容：冲击弯曲试验与冲击韧性；低温脆性；韧脆转化温度及其评价方法；影响材料低温脆性的因素。 重点、难点：韧脆转化 第四章：金属的断裂韧度 7学时 主要内容：裂纹扩展的基本方式；应力场强度因子；断裂韧性和断裂k判据；断裂韧度在工程上的应用；J积分的概念；影响材料断裂韧度的因素。 重点、难点：断裂韧性。 第五章：金属的疲劳 5学时 主要内容：疲劳破坏的一般规律；疲劳破坏的机理；疲劳抗力指标；影响材料及机件疲劳强度的因素。 重点、难点：疲劳破坏的机理。 第六章：金属的应力腐蚀和氢脆断裂 5学时 主要内容：应力腐蚀；氢脆 重点、难点：应力腐蚀和氢脆的机理 第七章：金属磨损和接触疲劳 6学时 主要内容：粘着磨损；磨粒磨损；接触疲劳；材料的耐磨性；减轻粘者磨损的主要措施；减轻磨粒磨损的主要措施；提高接触疲劳的措施。 重点、难点：磨损机理 第八章：金属高温力学性能 5学时
《金属材料学》课程教学大纲
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统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 目标与任务；通过本课程的学习主要掌握：1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系，金属的基本理论和知识。2.合金元素在钢中的作用、原理和规律；3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合；4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点；5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点. （三）先修课程：《材料科学基础》、《材料力学性能》等。 （四）教材与主要参考书。 教材：《金属学与热处理》第二版，崔忠圻主编，哈尔滨工业大学出版社。参考书： 《金属材料学》第二版，吴承建陈国良强文江等编著，冶金工业出版社。《金属材料学》第二版，戴起勋主编程晓农主审，化学工业出版社。《材料科学基础》，胡赓祥、蔡荀主编，上海交通大学出版《材料科学基础》，潘金生等编，清华大学出版社 二、课程内容与安排绪论 （一）讲授，2学时（二）内容及基本要求1.金属材料的发展概况。 2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。 3.本课程的性质、
金属材料力学性能最常用的几项指标
金属材料力学性能最常用的几项指标 硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。 对于金属材料的硬度，至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言，金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种测试方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要测试方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检测，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的及不可移动工件的硬度检测。 1.布氏硬度计原理 对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验
最新材料力学教学大纲 张少实
材料力学教学大纲 1 2 第一部分大纲说明 3 一、本课和的性质 4 本课程为农业机械与自动化专业的专业必修课程之一。 5 二、本课程的教学目的 6 通过本课程学习，要求学生正确理解构件的强度、刚度、稳定性等基本概念以及平衡、几何、物理三类方程在求解力学问题时的重要作用。能熟练地计算杆件的应力与变形以7 8 及分析其强度、刚度与稳定性的能力。通过实验课教学，培养学生具有一定的创新性、9 综合性的实验能力。 10 三、本课程的课程内容与体系总体设计 11 总的指导思想是：将教学思想与观念改革、课程内容与体系改革、教学手段与方法改12 革融为一体，统一进行。用面向新世纪力学学科的新思想和新观点，来审视、精选、强化、浓缩和重新组织经典内容，更加满足机械原理、零件和力学等后续课程对于力学基 13 14 础知识的需求；适当增加新内容，目的是为当代力学的先进成果和思想开辟窗口和开设15 接口。与传统材料力学相比，课程内容与体系以及理论知识的表述手段上有如下改革：1．将以变形为课程主线的传统体系改为以应力、应变分析为主线；引入取微元体的 16 17 分析方法，从而加强应力、应变分析观点；引入平衡微分方程、应力和位移边界条件、18 几何方程、相容方程等弹性力学基本方程。 19 2．突出力学方程、几何方程、物理方程这三大方程在求解力学问题时的普遍意义和20 本质所在。 21 3．将研究对象从一维杆件扩充到三维弹形体。同时阐述均匀与非均匀、连续与非连22 续、各向同性与各向异性、小变形与大变形、线性与非线性等关于研究对象的基本假设，23 从而恰当引入了弹性力学、塑性力学、复合材料力学等学科的新观点和新思想并为此开24 辟窗口或开设接口。 4．将传统的杆件拉、压、剪、扭、弯、组合变形等五个章节内容加以浓缩，突出平 25 26 面假设，并揭示将这一问题作为三维问题的一个特例，再应用“平面假设”，从而得到问题解这一方法的本质所在。 27 28 5．彻底改变了书中插图是线框图形的传统面貌，代之而来的是运用计算机绘制的立体29 感与透明感很强的二维、三维图形与图像，这样更有助于对理论知识做形象直观描述；
哈工大材料力学-i课程教学大纲
《材料力学 - I 》课程教学大纲 课程中文名称：材料力学 课程英文名称： Mechanics of Materials 总学时： 98 讲课学时： 64 习题学时： 8 实验学时： 8 上机学时： 18 授课对象：机械、建筑、交通、材料、动力、能源等专业本科生 先修课程：高等数学，理论力学 一、课程教学目的 通过本课程学习，要求学生正确理解构件的强度、刚度、稳定性等基本概念以及平衡、几何、物理三类方程在求解力学问题时的重要作用。能熟练地计算杆件的应力与变形以及分析其强度、刚度与稳定性的能力。通过实验课教学，培养学生具有一定的创新性、综合性的实验能力。 二、教学内容及基本要求 强度、刚度、稳定性；变形固体及其理想化；外力及其分类；变形与位移。 应力状态分析：内力；应力的概念，正应力与切应力；一点的应力状态；切应力互等定律 ；二向应力状态分析，解析法；二向应力状态分析，图解法；三向应力状态分析；微体平衡。应变状态分析：应变概念，线应变与切应变；位移与应变的关系；几何方程；应变协调条件，相容方程；平面应变状态分析。 材料的力学性能、应力应变关系：材料的力学性能与基本实验；轴向拉伸和压缩实验；常 见工程材料的应力—应变曲线；应力松驰与蠕变；各向同性材料的广义虎克定律；应变能；各向同性材料弹性常数间的关系；各向异性材料应力—应变关系。 轴向拉压：轴向拉压杆的内力；轴向拉压杆的应力；圣文南原理；应力集中；轴向拉压杆的变形，变形能；轴向拉压静不定问题，温度应力，装配应力；构件受慣性力作用时的应
力计算。 扭转：扭转杆件的内力；圆轴扭转横截面上切应力；圆轴扭转破坏模式的分析；圆轴扭转变形与变形能；薄壁杆的自由扭转，剪力流。 弯曲：梁的内力，剪力与弯矩；剪力图与弯矩图；载荷、剪力及弯矩间的关系；纯弯曲梁的正应力；有关弯曲的讨论；弯曲切应力；开口薄壁非对称截面梁的弯曲，弯曲中心；梁的弹性弯曲变形，弹性曲线微分方程；直接积分求梁的变形；叠加原理与叠加法求变形；曲杆弯曲。 复杂内力时杆件应力计算：斜弯曲；偏心拉伸与压缩；截面核心；弯曲与扭转。 能量原理：虚功，杆件内力的虚功；虚功原理及其对杆件的应用；莫尔定理；图形互乘法；虚功原理应用于小变形固体；冲击。 静不定结构：静不定结构的概念及其分析方法；用力法分析静不定结构；具有对称与反对称性的静不定结构；连续梁。 材料失效及强度理论：常用工程材料的失效模式及强度理论概念；关于断裂的强度理论；关于屈服的强度理论；莫尔强度理论；强度条件与强度计算。 杆件的强度、刚度计算：强度条件与刚度条件；轴向拉压杆件的强度计算；扭转杆件的强度、刚度计算；弯曲杆件的强度、刚度计算；复杂内力时杆件的强度、刚度计算；提高构件强度、刚度的一些措施。 联接：工程中常见的联接结构；剪切实用计算；挤压实用计算；焊接缝与胶粘接缝的实用计算。 弹塑性变形与极限载荷分析：弹塑性变形与极限载荷法概念；应力 -应变关系曲线的简化；静不定桁架的极限载荷；圆轴的弹塑性扭转，残余应力；梁的弹塑性弯曲，塑性铰。 疲劳与断裂：交变应力与对其描述；疲劳概念与材料的疲劳极限；影响疲劳极限的主要因素；疲劳强度计算；变幅交变应力下构件的疲劳强度计算；疲劳裂纹扩展与构件的疲劳寿命压杆稳定：压杆稳定性概念；确定临界力的静力法，欧拉公式；超过比例极限压杆的临界
常用材料力学性能.
常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量E GPa 泊松比V 密度 kg/m3 热膨胀系数a 1G6/C 铝合金-79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土（压 普通增强轻质17-31 2300 2400 1100-1800
7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金( 蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石(压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900 5-9 橡胶130-200 沙、土壤、砂砾钢
高强钢不锈钢结构钢190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材（弯曲 杉木橡木松木11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称/牌号屈服强度s CT MPa 抗拉强度b CT
MPa 伸长率 5 % 备注 铝合金LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁( 拉伸HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁( 压缩混凝土(压缩铜及其合金 玻璃
材料力学教学大纲
《材料力学》教学大纲 大纲说明 课程代码：5125001 课程总学时：64课时(讲课54课时，实验10课时) 总学分：4学分 课程类别：必修 适用专业：土木工程专业（本科） 预修要求：高等数学、理论力学 课程的性质、目的、任务： 材料力学是一门重要的技术基础课，是其它技术课和专业课的基础。材料力学的任务就是在对构件进行力学分析的基础上，为设计构件时选择适当的材料和尺寸，以保证达到强度、刚度和稳定性的要求，为使设备构件能够满足适用、安全和经济的要求，提供基础理论知识。课程教学的基本要求： 通过学习，使学生掌握构件强度、刚度和稳定性的基本概念和计算方法；培养学生对工程设计中的强度、刚度、稳定问题有明确的概念，必要的知识，能进行初步的设计及实验分析能力的具备。 本课程的学习中，要密切联系实际，培养学生正确的分析问题的方法，注意正确理解掌握基本概念和基本方法。考虑到课程性质，建议采用多媒体教学手段。实验是本课程的重要组成部分，在教学中应予以充分重视。 大纲的使用说明： 本大纲适用于土木工程本科专业64课时的材料力学课程使用，可根据具体的课时情况作适当的增删。 大纲正文 第一章绪论学时：2学时（讲课2学时）本章讲授要点：《材料力学》任务、研究对象、变形固体的基本假设、内力和应力的概念、截面法、线应变和角应变。 重点：变形固体基本假设、截面法、应力和应变的概念。 第一节材料力学的任务 一、强度、刚度和稳定性的概念 二、材料力学的任务 第二节变形固体的基本假设 一、连续性假设 二、均匀性假设 三、各向同性假设 四、小变形假设
第三节外力及其分类 一、外力的分类 二、载荷的分类 第四节内力、截面法和应力的概念 一、内力的概念 二、截面法求内力 三、应力的概念及单位 第五节线应变和角应变 一、线应变的概念 二、角应变的概念 第七节杆件变形的基本形式 一、轴向拉伸与压缩 二、剪切 三、扭转 四、平面弯曲 第二章轴向拉伸与压缩学时：11学时（讲课7学时，实验4学时） 本章讲授要点：轴向拉伸与压缩的概念；轴力和轴力图；横截面和斜截面上的应力计算；虎克定律；轴向拉压杆的变形计算；材料的力学性质；轴向拉压杆的强度计算；应力集中的概念；简单超静定问题的基本解法。 重点：轴力和轴力图；应力和应变；虎克定律；变形计算；低碳钢的力学性能；强度条件的应用 难点：简单超静定问题 第一节轴向拉伸与压缩的概念和实例 一、轴向拉伸与压缩的概念 二、工程实例 第二节轴向拉压杆横截面上的内力和应力 一、轴力的计算和轴力图 二、应力的计算 第三节轴向拉压杆斜截面上的应力 一、斜截面上的应力计算 二、几种特殊情况的讨论 第四节金属材料的机械性质 一、低碳钢在轴向拉伸与压缩时的机械性质 二、其他塑性材料的机械性质 三、铸铁在轴向拉伸与压缩时的机械性质 第五节轴向拉压杆的强度条件 一、许用应力和安全系数 二、轴向拉压杆的强度条件 三、强度条件的应用 第六节轴向拉压杆的变形
高中化学《复合材料力学》教学大纲
《复合材料力学》教学大纲 课程编号： 课程名称：复合材料力学/ Mechanics of Composite Materials 学时/学分：32/2 先修课程：工程力学 适用专业：复合材料与工程 开课学院（部）、系(教研室)：材料科学与工程学院复合材料系 一、课程的性质与任务 复合材料力学是复合材料与工程专业的专业必修课，是为培养复合材料与工程专业高质量专门人才服务的。通过本课程的学习，要使学生获得： 1．复合材料的结构、特点、优点与缺点 2．单层板的刚度与强度 3．单层板的细观力学 4．层合板的刚度与强度 等复合材料力学的基础理论知识，为复合材料结构设计、复合材料产品设计奠定理论基础。 在传授复合材料力学知识的同时，要通过各个教学环节逐步培养学生根据复合材料各向异性、可设计性的特点，初步掌握复合材料设计的基本原理和综合运用所学知识去分析和进行复合材料设计的能力。 二、课程的教学内容、基本要求及学时分配 （一）教学内容 1．复合材料的结构、特点、优点与缺点 复合材料的结构：复合材料的结构层次，单层板的概念，双向板的概念，单层材料设计、层合板设计和结构设计的概念。 复合材料的特点：复合材料的各向异性和非均质性概念，复合材料的可设计性、材料与结构的同一性、结构设计包括材料设计、材料性能对复合工艺的依赖性的概念。 复合材料的优点与缺点：比强度、比模量的定义，疲劳性能、减振性能、破损安全性能、耐化学腐蚀性能、电性能、热性能的特点，复合材料模量、层间性能、性能离散性大等概念。 2．单层的刚度与强度 单层板的正轴刚度：正轴与偏轴的概念，单层板的正轴应力-应变关系，柔度与刚度的定义，柔度、刚度与工程弹性常数的关系。 单层板的偏轴刚度：应力转换和应变转换公式，单层板的偏轴下的应力-应变关系式，应变-应力关系式的确定，偏轴工程弹性常数与正轴弹性常数的转换关系。 单层板的强度：单层板的基本强度的概念，最大应力准则和最大应变准则公式，蔡-希尔（Tasi-Hill）强度准则和霍夫曼（Hoffman）准则强度条件，蔡-吴（Tsai-Wu）张量准则，单层板强度的计算方法。 3．单层板的细观力学 细观力学：复合材料细观力学，复合材料宏观力学的概念，材料力学方法，弹性力学方
材料性能学教学大纲
《材料性能学》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编码： 课程类别：必修课 适用专业：材料化学 总学时：48 学分：3 课程简介：本课程是材料化学专业主干课程之一，属专业基础课。本课程主要内容为材料物理性能，以材料通用性物理性能及共同性的内容为主。通过本课程的教学，使学生获得关于材料物理性能包括材料力学性能（受力形变、断裂与强度）、热学、光学、导电、磁学等性能及其发展和应用，重点掌握各种重要性能的原理及微观机制，性能的测定方法以及控制和改善性能的措施，各种材料结构与性能的关系，各性能之间的相互制约与变化规律。 授课教材：《材料物理性能》，吴其胜、蔡安兰、杨亚群，华东理工大学出版社，2006，10。 2、参考书目: 1.《材料性能学》，北京工业大学出版社，王从曾，2007. 1 2.《材料的物理性能》，哈尔滨工业大学出版社，邱成军等，2009.1 二、课程教育目标 通过学习材料的各种物理性能，使学生掌握以下内容：各种材料性能的各类本征参数的物理意义和单位以及这些参数在解决实际问题中所处的地位；弄清各材料性能和材料的组成、结构和构造之间的关系；掌握这些性能参数的物质规律，从而为判断材料优劣、正确选择和使用材料、改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础；为全面掌握材料的结构，对材料的原料和工艺也应有所认识，以取得分析性能的正确依据。 三、教学内容与要求 第一章：材料的力学性能 重点与难点： 重点：应力、应变、弹性变形行为、Griffith微裂纹理论，应力场强度因子和平面应变断裂韧性，提高无机材料强度改进材料韧性的途径。 难点：位错运动理论、应力场强度因子和平面应变断裂韧性。
《材料力学》课程教学大纲
《材料力学》课程教学大纲 二、教学目标 了解材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法。使学生能科学地辨认材料力学中的各种概念、原理、专业术语，使学生知道材料力学中各种构件的分类、受力过程和变化倾向。理解材料力学中杆件和梁的几种变形形式。使学生能用自己的语言对各种理论知识加以叙述、解释和归纳，并且能够指出各部分知识之间的内在联系和相互区别。 熟悉各种概念、原理和定律，掌握其计算与应用的方法。具体反映在： 1. 对材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法有明确的认识。 2. 掌握一般杆类零件和构件的受力与变形原理，具有绘出其合理的力学计算简图的初步能力。 3. 能够熟练地分析与计算杆件在拉、压、剪、扭、弯时的内力，绘制相应的内力图。 4. 能够熟练地分析与计算杆件在基本变形下的应力和变形，并进行相应的强度和刚度计算。 5. 对应力状态理论与强度理论有明确的认识，并能够将其应用于组合变形情况下的强度计算。对应变状态有关概念有一定了解和认识。 6. 熟练地掌握简单超静定问题的求解方法。 7. 能够熟练地分析与计算理想中心受压杆件的临界荷载和临界应力，并对国家现行钢结构设计规范所规定工程压杆的稳定计算方法，有深入地了解和认识，并能够熟练地进行压杆的稳定性计算。 8. 对杆件的应变能有关概念、基本原理和基本定理有一定认识和掌握，并能够熟练地用来计算简单梁、扭转圆轴和简单拉压杆结构的位移，进而计算简单超静定问题的内力。 9.对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。 10. 对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。 三、教学内容与教学要求 1.绪论 内容要求：了解材料力学的任务、变形固体的概念；理解变形固体的基本假设；熟悉杆件变形的基本形式分类。 重点：杆件的四种基本变形。 难点：理解变形固体的四个基本假设。
复合重点学习的材料重点学习的教学大纲纲要.doc
复合材料教学大纲
《复合材料》教学大纲 一、课程名称：复合材料 二、学分、学时： 2 学分、 32 学时 三、教学对象： 06 级应用化学本科 四、课程性质、教学目标 《复合材料》是应用化学专业的一门学科基 础课程，选修。复合材料是包括多学科、多领域 的一门综合性学科。 本课程以恰当的比例分别对复合材料的各种增强材料、复合材料的各种基体材料以及聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料等的性能、制备、应用和发展动态进行了较为系统的讨论。使学生在已有的材料科学的基础上，较为系统地学习复合材料的各种基体材料和增强材料，以及各种复合材料的性能、制备方法与应用，了解材料的复合原理，以及复合材料的发展方向。从而丰富和拓宽学生在材料及材料学方面的知识。 五、课堂要求 要求认真随堂听课，认真阅读指定教材，广泛查阅有关复合材料方面的最新资料。按教学要求完成专题综述论文的撰写，并进行课堂交流。 六、教学内容与基本要求 （一）绪论（ 2 学时） 复合材料的国内外发展状况及今后的发展
方向；复合材料的分类；复合材料的基本性能；复合材料的增韧增强原理；复合材料的特性；复合材料的应用。 基本要求：掌握复合材料的基本性能及分类，了解复合材料的应用。 （二）材料的基体材料（6学时） 金属材料：金属的结构与性能、各种合金材料； 陶瓷材料：包括水泥、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷； 聚合物材料：聚合物的种类、结构与性能，复合材料选用聚合物的原则。 基本要求：掌握常用基体材料的种类、结构性能及其选用的原则。 （三）材料的增强材料（6学时） 玻璃纤维及其制品的分类、制备、性能与应用； 碳纤维的分类、制备、性能与应用； 陶瓷纤维、芳纶纤维、晶须的制备、性能与应用； 填料（高岭土、石墨、烹饪土、烹饪土、碳酸钙、化石粉等）的性能与应用。
材料力学教学大纲(土木工程专业2014年)
《材料力学》课程教学大纲 课程英文名称：Mechanics of Materials 课程代码：110000103 课程性质：学科基础课 适用专业：土木工程专业 总学时数：64 其中讲课学时：58 实验学时：6 总学分数：4 编写人：胡玮军审定人：袁文华 一、课程简介 （一）课程教学目的与任务： 本课程的教学目的：要求学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，掌握杆件计算必要的理论知识和比较熟练的计算能力，具有一定的工程问题的分析能力和初步的实验能力。 本课程的教学任务：通过课堂教学和实践性教学环节相结合，强化学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。要求学生对各种杆件的强度、刚度和压杆稳定性的基本问题能够熟练地分析和计算。以培养学生熟练运用所学知识解决实际问题的能力。 （二）课程教学的总体要求 1、对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识。 2、具有对工程结构物中的部件和物体简化为力学简图的初步能力。 3、能够熟练地分析杆件在拉(压)、扭、弯时的内力，并正确做出相应的内力图。 4、能够熟练分析杆件的应力、位移、进行强度和刚度计算，并会解一次超静定问题。 5、对应力状态理论和强度理论有明确的认识，并能将其应用于变形杆件的强度计算。 6、对压杆的稳定性概念有明确认识，会计算轴向压杆的临界应力，并进行稳定性校核。 7、对能量法的有关基本原理有明确认识，并能熟练掌握一种计算位移的能量方法。 （三）课程的基本内容 研究的主要内容为：材料力学基本概念与假设，轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲时的内力、应力和位移计算，截面几何性质，应力与应变分析，强度理论，组合变形，剪切与连接件的实用计算，压杆稳定，能量法等。 （四）先学课程及后续课程 先学课程：《高等数学》、《大学物理》、《理论力学》；后续课程：《弹性力学》《结构力学》、《钢结构》、《钢筋混凝土结构》。 二、课程教学总体安排 （一）学时分配建议表
材料力学性能实验指导书(材料成型及控制工程专业)
材料力学性能实验指导书（材料成型及控制工程专业） 张学萍 沈阳理工大学 二零一二年三月
目录 实验一硬度实验......................................................................... (3)
前言 《材料力学性能》这门课的实验是该课的重要组成部分，是该理论课的基础，正确地掌握实验的理论和方法，对提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力有重要意义。 编写本实验指导书，是根据《材料力学性能》教学大纲及教材的有关内容、又根据我院设备、仪器实际情况编写的，这样，与教材的内容相一致，便于安排实验教学。 本实验指导书适用于：材料成型及控制工程专业 编者 2012 年3月
实验一硬度实验 一.实验目的 1.掌握洛氏、布氏硬度的基本原理及测试方法。 2.根据材料的性质正确选择硬度计类型及压入条件。 3.熟悉各种硬度值之间的换算。 二、实验内容 用洛氏硬度计测定试样热处理前后的硬度；用布氏硬度计测定45刚退火后的硬度。 三、概述 硬度试验操作简便，对工件损伤小，可在零件上直接测试，故在生产实践中应用很普遍。 硬度所表征的不是一个确定的物理量，它是衡量材料软硬程度的一种性能指标。硬度值的意义随试验方法而不同。硬度试验基本上可分为压入法和刻划法。对于以压入法进行的硬度试验，其硬度值是表示材料抵抗另一物体压入其表面的能力，洛氏、布氏和维氏硬度都属于压入法硬度试验。 （一）洛氏硬度试验法。 1.洛氏硬度是以压痕的深度来表示 材料的硬度值。图1-1为洛氏硬度试验 原理图。 测试洛氏硬度时，用规定的压头， 先后施加两个负荷：预负荷F0和主负 荷F1。总负荷F= F0+F1。图1-1中， 0-0位置为未加负荷时的压头位置；l-l 位置为施加10kg预负荷后的位置，压 入深度为h1；2-2位置为加上主负荷后 的位置，此时压入深度为h2；3-3位置图1-1 洛氏硬度试验原理 为卸除主负荷后由于弹性变形的恢复而 使压头略微提高的位置，此时压头的实际压入深度为h3。由主负荷引起的残余压入深度h=h3-h1，用此来衡量金属硬度值的大小。若直接用h来表示硬度，则会出现硬的金
复合材料教学大纲
《复合材料》教学大纲 一、课程名称：复合材料 二、学分、学时：2学分、32学时 三、教学对象：06级应用化学本科 四、课程性质、教学目标 《复合材料》是应用化学专业的一门学科基础课程，选修。复合材料是包括多学科、多领域的一门综合性学科。 本课程以恰当的比例分别对复合材料的各种增强材料、复合材料的各种基体材料以及聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料等的性能、制备、应用和发展动态进行了较为系统的讨论。使学生在已有的材料科学的基础上，较为系统地学习复合材料的各种基体材料和增强材料，以及各种复合材料的性能、制备方法与应用，了解材料的复合原理，以及复合材料的发展方向。从而丰富和拓宽学生在材料及材料学方面的知识。 五、课堂要求 要求认真随堂听课，认真阅读指定教材，广泛查阅有关复合材料方面的最新资料。按教学要求完成专题综述论文的撰写，并进行课堂交流。 六、教学内容与基本要求 （一）绪论（2学时） 复合材料的国内外发展状况及今后的发展方向；复合材料的分类；复合材料的基本性能；复合材料的增韧增强原理；复合材料的特性；复合材料的应用。 基本要求：掌握复合材料的基本性能及分类，了解复合材料的应用。 （二）材料的基体材料 （6学时） 金属材料：金属的结构与性能、各种合金材料； 陶瓷材料：包括水泥、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷； 聚合物材料：聚合物的种类、结构与性能，复合材料选用聚合物的原则。 基本要求：掌握常用基体材料的种类、结构性能及其选用的原则。 （三）材料的增强材料 （6学时） 玻璃纤维及其制品的分类、制备、性能与应用； 碳纤维的分类、制备、性能与应用； 陶瓷纤维、芳纶纤维、晶须的制备、性能与应用； 填料（高岭土、石墨、烹饪土、烹饪土、碳酸钙、化石粉等）的性能与应用。 基本要求：掌握常用增强材料的种类、性能及其选用的原则。 （四）传统复合材料的新发展 （4学时） 航空用先进树脂基复合材料的发展：先进复合材料在飞机上的应用、材料技术的进展、低成本复合制造技术的进展； 热塑性片材与热塑性树脂基复合材料：由片材制造成品的成型工艺、GMT片材在汽车工业中的应用； 熔体自发浸渗制备金属基复合材料：熔体自发浸渗制备金属基复合材料的原理及方法及研究现状； 陶瓷基层状复合材料：陶瓷制品的仿生结构构思、材料体系和制备技术、陶瓷基层状复合材料的结构性能及其强韧化机制、陶瓷基层状复合材料的发展方向。 基本要求：掌握常见几种传统复合材料的新应用、制备工艺与性能的基本知识，了解传统复合材料的发展方向。 （五）功能复合材料（4学时）
土木工程专业材料力学教学大纲
《材料力学》教学大纲 课程名称: 材料力学 英文名称：mechanics of materials 学分: 6学分 总学时: 56学时，其中理论学时48，实验学时8学时 适用专业: 土木工程 先修课程: 高等数学、大学物理、理论力学 执笔人: 审订人: 一、课程的性质、地位和任务 《材料力学》是工科大学一门重要的专业主干课。材料力学在工程专业培养过程中处于由学习基础理论过渡到工程专业设计课程的地位，构筑作为工程技术根基的知识结构；通过这门课程的学习要求培养学生对工程设计中构件的有关强度、刚度以及稳定性等问题有必要的基础知识、明确的基本概念，具有较熟练的计算能力和一定的实验能力。材料力学是变形固体力学入门的专业基础课。发挥其他课程不可替代的综合素质教育作用。并为学生后继课程学习、以及从事工程技术工作打下坚实的力学基础。 二、课程教学的基本要求 通过材料力学课程的学习，使学生达到下列要求： 1.熟练掌握材料力学的基本概念和基本分析方法，培养分析问题、自学查阅、解决问题的能力。 2.掌握将一般零部件和结构构件简化为力学简图的初步能力。 3.熟练掌握杆件基本变形(拉或压、剪切、扭转、弯曲)下的内力分析，并作出相应的内力图 4.熟练掌握构件的各种基本变形形式下的应力和位移、强度和刚度的理论计算方法。掌握运用强度、刚度和稳定性条件对构件进行校核验算的方法。 5.掌握简单超静定问题的求解方法 6.理解应力状态理论和组合变形杆件的强度计算。 7.了解压杆的稳定性概念，会计算细长受压杆的临界力与临界应力。 8.了解常用材料如低碳钢和灰口铸铁的基本性能及其测试方法。 三、教学学时数安排
07310150材料力学性能教学大纲.docx
材料力学性能 Mechanical Properties of Materials 课程编号： 07310150 学分：2 学时：30（其中：讲课学时： 26实验学时： 4上机学时：） 先修课程：材料科学基础、工程力学、材料工艺学或组织控制等课程 适用专业：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、光电、复合材料、材料成型与 加工等各专业本科三年级学生 教材：《工程材料力学性能》，束德林主编，机械工业出版社， 2008 年 6 月第 2 版开课学院： 一、课程的性质与任务： 《材料力学性能》是材料类专业的一门主要的技术基础课程。 《材料力学性能》的基本任务是通过课堂教学和实验教学，使学生掌握材料在不同条件 下的力学行为及其变化规律，掌握表征材料力学性能的各项指标和测定方法，以及影响 材料性能的内外因素，进一步明确材料的组成―工艺―结构―性能的关系，提高学生正 确选择和合理使用材料、改进材料性能方面的能力。二、课程的基本内容及要求： 一、绪论 1、教学内容 （1）本课程的目的、性质和主要内容； （2）本课程与其它课程的关系、课程学习方法。 2、基本要求 （1）理解本课程的目的、性质和主要内容； （2）了解本课程与其它课程的关系、课程学习方法。 二、材料在单向静拉伸载荷下力学性能 1、教学内容 （1）拉伸曲线和应力应变曲线； （2）弹性变形：弹性变形及其本质、弹性模量、比例极限与弹性极限、弹性比功； （3）弹性不完整性：包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性； （4）塑性变形：塑性变形方式与特点、屈服现象与屈服强度、影响屈服强度的因素、应变硬化、颈缩现象、抗拉强度、塑性； （5）材料的断裂：断裂类型和断裂过程、断裂机理和微观断口特征、断裂强度、断裂理论的应用、韧性与韧度。
复合材料力学讲义
复合材料力学讲义 第一部分简单层板宏观力学性能 1.1各向异性材料的应力—应变关系 应力—应变的广义虎克定律可以用简写符号写成为： （1—1） 其中σi为应力分量，C ij为刚度矩阵εj为应变分量．对于应力和应变张量对称的情形(即不存在体积力的情况)，上述简写符号和常用的三维应力—应变张量符号的对照列于表1—1。 按表1—l，用简写符号表示的应变定义为： 表1—1 应力——应变的张量符号与简写符号的对照 注：γij（i≠j）代表工程剪应变，而εij（i≠j）代表张量剪应变 （1—2）
其中u，v，w是在x，y，z方向的位移。 在方程(1—2)中，刚度矩阵C ij有30个常数．但是当考虑应变能时可以证明弹性材料的实际独立常数是少于36个的．存在有弹性位能或应变能密度函数的弹性材料当应力σi作用于应变dεj时，单位体积的功的增量为： （1—3） 由应力—应变关系式(1—1)，功的增量为： （1—4） 沿整个应变积分，单位体积的功为： （1—5） 虎克定律关系式(1—1)可由方程(1—5)导出： （1—6） 于是 （1—7） 同样 （1—8） 因W的微分与次序无，所以： （1—9） 这样刚度矩阵是对称的且只有21个常数是独立的。 用同样的方法我们可以证明： （1—10）
其中S ij是柔度矩阵，可由反演应力—变关系式来确定应变应力关系式为 （1—11） 同理 （1—12）即柔度矩阵是对称的，也只有21个独立常数．刚度和柔度分量可认为是弹性常数。 在线性弹性范围内，应力—应变关系的一般表达式为： （1—13）实际上，关系式(1—13)是表征各向异性材料的，因为材料性能没有对称平面．这种各向异性材料的别名是全不对称材料．比各向异性材料有更多的性能对称性的材料将在下面几段中叙述．各种材料性能对称的应力—应变关系式的证明由蔡（Tais）等给出。 如果材料有一个性能对称平面应力—应变关系式可简化为 （1—14）
材料力学性能考试答案
《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章 单向静拉伸力学性能 1、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 2、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 3、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 4、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 5、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 6、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。 【P32】 答： 212?? ? ??=a E s c πγσ，只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。 第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τmax 和最大正应力σmax 比值，即： () 32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】 （2）缺口效应—— 绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体，往往存在截面的急剧变化，如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等，这种截面变化的部分可视为“缺口”，由于缺口的存在，在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生所谓的缺口效应。【P44 P53】 （3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】 （4）布氏硬度——用钢球或硬质合金球作为压头，采用单位面积所承受的试验力计算而得的硬度。【P49 P58】 （5）洛氏硬度——采用金刚石圆锥体或小淬火钢球作压头，以测量压痕深度所表示的硬度【P51 P60】。 （6）维氏硬度——以两相对面夹角为136。的金刚石四棱锥作压头，采用单位面积所承
材料力学(本科)教学大纲
材料力学(本科)教学大纲 课程编号： 课程类型：专业基础课 课程教学：讲授 适用专业：土木工程及相关专业 授课总学时：90学时（5学分） 一、课程的性质、作用和任务 材料力学是一门技术基础课。通过本门课程的学习，要求学生对杆件的受力分析、强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念、必要的基础知识、比较熟练的计算能力，初步的力学建模及对简化模型近似性评估的能力，一定的定性与定量分析能力和初步的实验能力。它的任务是在保证构件既安全适用又经济的前提下，为构件选择合适的材料，确定合理的的截面形状和尺寸，提供必要的计算方法和实验技术。它为学生学习结构力学、弹性力学等后继课程奠定基础，把它应用于工程，即可对杆类构件或零件进行强度、刚度和稳定性设计。 二、课程内容、基本要求及学时分配（总学时90） 第一部分绪论 讲授2 学时。 1、基本内容 材料力学的任务，变形固体的概念及其基本假设，外力，截面法，内力和应变的概念，位移和应变的概念，杆件变形的基本形式。 2、基本要求 1）理解外力、内力、应变等基本概念。 2）熟练掌握杆件变形的基本形式。 3、重点 力的基本概念及杆件变形的几种基本形式。 第二部分拉伸和压缩 讲授6 学时，习题课2 学时，试验2学时，共10学时。 1、基本内容 轴向拉、压概念，轴向拉压时横截面上的内力和应力，斜截面上的应力；许用应力及强度条件；轴向拉、压时的变形； 2、基本要求 1）了解许用应力及强度条件的概念。 2）掌握轴向拉压时横截面上的内力和应力，斜截面上的应力；虎克定律的应用条件。
3）掌握低碳钢的拉伸试验及其试验特点。 4）熟练掌握应力集中，安全系数等基本概念。 3、重点 轴向拉压时横截面上的内力和应力，斜截面上的应力。 第三部分剪切 讲授2学时。 1、基本内容 剪切的概念，纯剪切，剪应力互等定理，剪切虎克定律，剪切弹性模量。 2、基本要求 1）了解剪切的概念。 2）掌握纯剪切状态的受力特性，剪应力互等定理。 4）理解胡克定律的应用条件及适用范围。 3、重点 纯剪切状态的受力特性，剪应力互等定理。 第四部分扭转 讲授4 学时，习题课2 学时，试验2学时，共8 学时。 1、基本内容 扭转的概念，外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图；圆轴扭转时的应力和变形，强度和刚度条件；抗扭刚度，极惯性矩，抗扭截面模量。 2、基本要求 1）理解扭转的概念。 2）会计算外力偶矩，扭矩和扭矩图；圆轴扭转时的应力和变形。 3）熟练掌握强度和刚度的校核计算。 4）了解抗扭刚度，极惯性矩，抗扭截面模量。 3、重点 扭矩和扭矩图；圆轴扭转时的应力和变形。 第五部分平面图形的几何性质 讲授2学时，习题课0 学时，共2 学时。 1、基本内容 静矩，轴惯性矩，惯性积和惯性半径；平行移轴公式；转轴公式；组合图形的惯性矩和惯性积的计算；主形心轴和形心惯性矩。 2、基本要求 1）了解组合图形的惯性矩和惯性积的计算。 2）会求静矩，轴惯性矩，惯性积和惯性半径；平行移轴公式；转轴公式。
材料力学(64学时)教学大纲
北京工业大学 “材料力学III（64学时）”课程教学大纲 英文名称：Mechanics of Materials （64） 课程编号：0000163 课程类型：技术基础课 学时：64 学分：4 适用对象：机类、土建类、近机类各相关专业 先修课程：高等数学、理论力学 使用教材及参考书：教材：《材料力学》，郑承沛编著，北京工业大学出版社，1999年8月再版；参考书：《材料力学（I）、（II）》，单辉祖编著，高等教育出版社，1999年9月第1版，2002年2月第4次印刷；《Mechanics of Materials (Fifth Edition)》，James M. Gere, Brooks/Cole, 2001. 一、 课程性质、目的和任务 材料力学是变形体力学入门的技术基础课。教学任务是：构筑作为工程制造技术根基的知识结构；通过揭示杆件强度、刚度、稳定性等知识发生过程，培养学生分析解决问题的能力；以理论分析为基础，培养学生的实验动手能力；发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。 二、 课程教学内容及要求 （符号说明：[1] ：掌握、[2] ：理解、[3] ：了解、△：自学或粗讲标 记、[!]：重点、[*]：难点） （1） 绪论：材料力学的任务及研究对象，变形固体的基本假设［1］，外力、内力、应力、应变的基本概念［1,*］，杆件变形的基本形式[3]。 （2） 轴向拉压：截面法、轴力与轴力图[1]；直杆横截面及斜截面的应力 [1]，强度条件[!]，安全因数概念[1]，许用应力的确定方法[2]； 拉压杆变形，纵向变形、线应变，横向变形、泊松比，虎克定律， 弹性模量，节点位移计算[1]；材料拉伸及压缩时的力学性能，应力 -应变曲线，材料在卸载及再加载时的力学性能，材料的塑性[2]。 应力集中的概念，圣维南原理[3]；拉压超静定问题[!,*]，温度及 装配应力简介[△]；连接件的强度计算，剪切及挤压的实用计算[1]。 （3） 扭转：扭转概念，纯剪切，切应力互等定理，剪切虎克定律[1]；扭矩及扭矩图，圆轴扭转时的应力与应变[1,!]，扭转强度及刚度条件 [1]；简单扭转超静定问题[3]；简介矩形截面杆和开口、闭口薄壁 杆件扭转时应力及变形特征[3]。