材力教案2012-3-2

教案2011-2012学年第二学期课程名称：材料力学课程性质：技术基础课，必修课授课学时：64学时授课对象：桥梁2010--1，2班任课教师：教师职称：副教授教师所在学院：土木与建筑学院桥梁与结构工程学院全课程教案编写人：李学罡课程名称材料力学课程编号004062学分4授课对象专业桥梁工程年级2010级班级01，02课程性质技术基础课，必修课与本课程关联课程先修课高等数学、大学物理、理论力学等后续课结构力学、结构设计原理、道路工程等本课程学时与分配总学时64理论学时64实验课时0上机课时0授课时间：第1周至第16周周学时4考核方式与成绩评定考核方式闭卷笔试考核成绩60%平时成绩40%实验成绩教学目的与要求通过材料力学的学习，使学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分析能力和初步的实验能力，为学习后续的专业课程打下扎实的基础。教学重点与难点重点：应力和应变的概念。四种基本变形下杆的应力与强度计算、变形与刚度计算。应力状态与强度理论及其应用。组合变形下杆件的强度计算。用能量方法求结构的位移。简单超静定问题。压杆的稳定性计算。难点：应力与应变的概念。应力集中的概念。弯曲切应力，弯曲中心的概念。平面应力状态下的应变分析。体积改变比能与形状改变比能。强度理论。组合变形下杆件的强度计算。卡氏定理、莫尔定理及单位力法的应用。功的互等定理与位移互等定理。超静定问题。压杆稳定性计算。交变应力与疲劳破坏的概念。教材与参考书目教材1、李学罡，蔡明兮主编.材料力学.吉林科技出版社出版，2006.参考书1、孙训方，方孝淑，关来泰编.材料力学（I、II）（第四版）.高等教育出版社，2002.2、单辉祖编著.材料力学（I、II）（第四版）.高等教育出版社，1999.3、范钦珊主编.工程力学教程（I、II）.高等教育出版社，1998.4、苟文选主编.材料力学（I、II）.科学出版社，2005.5、S．铁木辛柯，J.盖尔著，胡人礼译.材料力学.科学出版社，1978.6、李冬华主编.材料力学知识要点与习题解析.哈尔滨工程大学出版社，2005.7、JamesM．Gere.MechanicsofMaterials.机械工业出版社，2003.备注：表格不够可以加长章节内容教案编写人：xxx章次与名称第1章绪论学时数2学时主要以教节学次内排容列与要求主要教学内容：1.材料力学的任务强度、刚度、稳定性的概念；材料力学的任务。2.材料力学的基本假设连续性、均匀性、各向同性假设和小变形假设。3.外力、内力与截面法外力的分类，内力与截面法的概念，用截面法求内力。4.应力与应变全应力、正应力、切应力的概念；正应变、切应变的概念；简单的应力-应变关系。5.杆件变形的基本形式轴向拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲及组合变形。要求：让学生明确材料力学的任务，变形体的的基本假设。正确理解内力、应力、应变等基本概念，熟练掌握截面法。本章难节点重内点容与重点内容：强度、刚度和稳定性的概念；变形体的概念和基本假设；内力的概念和截面法；应力与应变的概念。难点内容：强度、刚度和稳定性的概念；变形体的基本假设；应力与应变的概念。教处学理方与法改与革手措段施利用多媒体教学工具，引入大量与力学密切联系的工程实际问题，使学生了解材料力学这门学科在工程中的重要性，激发学生学习材料力学的兴趣。同时将材料力学与理论力学进行比较，使学生明确为什么理论力学是刚体和质点系的力学，而材料力学则是变形体的力学，并了解材料力学研究问题的基本方法。课题堂设互置动1、材料力学的研究对象为什么必须当作变形体？作出连续性假设有何作用？2、应力是单位面积上的分布内力，这种说法对吗？3、应变是单位长度的改变量，这种说法对吗？4、使用截面法时，在没有将杆件截开以前，能否将作用在杆件上的外力沿作用线移动，或将其合成？为什么？作思设业考置与题作业：《材料力学分析与思考题集》P3-4：三、计算题：1,2,3思考题：《材料力学分析与思考题集》P1-2：一、选择题；二、填空题。备注章次与名称第2章杆件的内力分析学时数7学时主要以教节学次内排容列与要求主要教学内容：1、杆件的内力方程与内力图杆件内力分类；外力偶矩计算。截面法求内力方程；由内力方程作内力图。2、平面刚架和平面曲杆的内力图平面刚架的内力方程与内力图。平面曲杆的内力方程与内力图。3、用简易法作梁的剪力图和弯矩图剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系、积分关系。用简易法作梁的剪力图与弯矩图。要求：能正确、熟练地列出杆件在不同载荷作用下的内力（轴力、剪力、扭矩、弯矩）方程，并画出内力图，特别是梁的剪力图和弯矩图。本章难节点重内点容与重点内容：杆件的内力分量及其符号规则；用截面法求杆、平面刚架和平面曲杆的内力方程；利用剪力、弯矩与载荷集度间的微、积分关系作梁的剪力图和弯矩图难点内容：用截面法求平面刚架和平面曲杆的内力方程；利用剪力、弯矩与载荷集度间的微分和积分关系作梁的剪力图和弯矩图教处学理方与法改与革手措段施本章内容采用精讲与多练相结合的方法。重点讲清楚用截面法求杆、平面刚架和平面曲杆的内力方程；特别是强化利用剪力、弯矩与载荷集度间的微分和积分关系作梁的剪力图和弯矩图的训练。力争使学生能举一反三。课题堂设互置动1、杆件中内力分量与应力分量间有何关系？2、在集中力作用处，剪力图和弯矩图如何变化？在集中力偶作用处，剪力图和弯矩图又如何变化？3、弯矩、剪力和分布载荷三者之间的微分关系是如何建立的？其物理意义和几何意义是什么？建立微分关系时分布载荷集度与坐标轴的取向有什么联系？4、如果已知梁的剪力图，能否作出梁的载荷图与弯矩图？结果是否唯一？5、如果已知梁的弯矩图，能否作出梁的载荷图与剪力图？结果是否唯一？作思设业考置与题作业：《材料力学分析与思考题集》P7-11：三、计算题：1,3,4；6（a）、(c)、（d）；（e）、（f）、（i）、（j）；7（b）、(c)、（d）；8（c）、（d）,11。思考题：《材料力学分析与思考题集》P5-7：一、选择题；二、填空题。备注章次与名称第3章截面图形的几何性质学时数2学时主要以教节学次内排容列与要求主要教学内容：1、静矩与形心截面的静矩；截面的形心；组合截面的静矩和形心。2、惯性矩极惯性矩惯性积惯性矩、极惯性矩、惯性积和惯性半径概念；截面惯性矩与惯性积计算。3、平行移轴公式惯性矩和惯性积的平行移轴公式及其应用。4、转轴公式。惯性矩与惯性积的转轴公式。主惯性轴与形心主惯性轴。主惯性矩与形心主惯性矩。要求：能正确、熟练地计算出截面的形心、静矩、惯性矩、惯性积和主惯性矩。本章难节点重内点容与重点内容：组合截面的静矩和形心计算；利用平行移轴公式求组合截面的惯性矩与惯性积；主惯性矩与形心主惯性矩的概念及计算。难点内容：利用平行移轴公式和转轴公式求组合截面的惯性矩与惯性积及主惯性矩与形心主惯性矩。教处学理方与法改与革手措段施本章内容纯粹是高等数学中的积分问题。采用精讲与多练相结合的方法。重点讲清楚惯性矩和惯性积的平行移轴公式，求主惯性矩与形心主惯性矩的一般方法和步骤。力争使学生能举一反三。课题堂设互置动1、如果截面图形对某一坐标轴的静矩等于零，则该坐标轴有何特征？2、在所有互相平行的坐标轴中，截面图形对形心坐标轴的惯性矩怎样？3、正多变形截面图形有多少条形心主惯性轴？它们的形心主惯性矩之间有何关系？4、求截面图形形心主惯性矩的计算步骤怎样？作思设业考置与题作业：《材料力学分析与思考题集》P14-15：三、计算题：3,6，7。思考题：《材料力学分析与思考题集》P12-14：一、选择题；二、填空题。备注章次与名称第4章杆件的应力与强度计算学时数14学时主要以教节学次内排容列与要求主要教学内容：1、拉压杆的应力2、材料拉压时的力学性质3、许用应力安全因数强度条件4、连接件的实用计算5、圆轴扭转切应力6、梁的弯曲正应力7、梁的弯曲切应力8、梁的合理强度设计9、两相互垂直平面内弯曲的组合10、拉伸（压缩）与弯曲的组合要求：正确理解、熟练掌握杆件在轴向拉压、剪切与挤压、扭转、平面弯曲、两相互垂直平面内弯曲的组合及拉伸（压缩）与弯曲组合变形时的应力与强度计算。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。本章难节点重内点容与重点内容：拉压杆斜截面上的应力计算；材料拉压时的力学性质；剪切与挤压的概念及实用计算；圆轴扭转横截面上切应力分析方法（公式推导），强度计算；梁的弯曲正应力与切应力分析方法（公式推导），强度计算；两相互垂直平面内弯曲时梁的应力分析方法与强度计算；拉伸（压缩）与弯曲组合变形时梁的应力分析方法与强度计算。难点内容：圆轴扭转横截面上切应力分析方法（公式推导）；梁的弯曲正应力与切应力分析方法（公式推导），强度计算；两相互垂直平面内弯曲时梁的应力分析方法与强度计算；拉伸（压缩）与弯曲组合变形时梁的应力分析方法与强度计算。教处学理方与法改与革手措段施本章内容主要研究杆件的应力与强度计算，是本课程的重点。本章中提出的平面假设是研究拉压杆的应力、圆轴扭转切应力和梁的弯曲正应力的基础。在本章的教学中，应特别强调启发式与研讨式的教学方法。本章应重点讲清楚拉压杆的应力、圆轴扭转切应力、梁的弯曲正应力和梁的弯曲切应力公式的推导方法，同时还应引导学生应用叠加原理计算两相互垂直平面内弯曲时梁的应力，拉伸（压缩）与弯曲组合变形时梁的应力。力争使学生能举一反三。课题堂设互置动1、用截面法求拉压杆斜截面上的应力，取左半部分或取右半部分为研究对象，其结果是否一致？为什么？2、何谓材料的2.0？何谓材料的伸长率？分别在应力-应变曲线上表示之。3、如何判断连接件的剪切面与挤压面？有效挤压面面积如何计算？4、当单元体上同时存在切应力和正应力时，切应力互等定理是否仍然成立？为什么？5、圆轴扭转时变形几何方程是基于什么得到的？6、竹子扭转时是如何破坏的？是什么原因引起的？7、在剪切实用计算中采用的许用切应力与扭转许用切应力是否相同？为什么？8、圆轴扭转时切应力公式推导为什么需要综合考虑变形几何关系、物理关系和静力学关系？9、梁的弯曲正应力公式的应用条件是什么？如果梁的拉压弹性模量不相等，请推导其弯曲正应力公式。10、梁的弯曲切应力公式的应用条件是什么？如果给出一些开口薄壁截面梁，你能否画出其剪力流的方向？11、平面弯曲与斜弯曲时载荷所需满足的条件是什么？12、用叠加法计算组合变形杆件的内力和应力时，其限制条件是什么？为什么必须满足这些条件？13、斜弯曲时梁横截面上的中性轴如何确定？其最大应力作用点又如何确定？14、什么是截面核心？其位置如何确定？作思设业考置与题作业：《材料力学分析与思考题集》P29-45：三、计算题：1，3，4，7，8，16，17，20，22，25，30，31，35，36，38，41，48，51，52，55，59，62，66。思考题：《材料力学分析与思考题集》P16-28：一、选择题；二、填空题。备注章次与名称第5章杆件的变形与刚度计算学时数6学时主要以教节学次内排容列与要求主要教学内容：1、拉（压）杆的变形2、圆轴扭转变形刚度条件3、梁的弯曲变形刚度条件4、简单超静定问题要求：熟练掌握杆件在轴向拉压、扭转时的变形计算；掌握求梁变形的两种方法：积分法和叠加法，明确叠加原理的使用条件，掌握扭转和弯曲时的刚度计算；掌握用变形比较法求解简单静不定问题。本章难节点重内点容与重点内容：杆件伸长量的计算；圆轴的相对扭转角计算与刚度条件；用积分法求梁的挠曲线方程；用叠加法计算梁的挠度和转角；求解简单拉压超静定问题和简单超静定梁。难点内容：用积分法求梁的挠曲线方程；用叠加法计算梁的挠度和转角；求解简单拉压超静定问题。教处学理方与法改与革手措段施本章中杆件伸长量的计算，圆轴的相对扭转角计算相对而言比较简单，只需讲清基本计算公式并给出几个例题，学生一般就能掌握；用积分法求梁的挠曲线方程计算比较繁琐，特别需要讲清在哪些截面处应该分段列梁的挠曲线方程，以及如何列出边界条件来确定积分常数；用叠加法计算梁的挠度和转角技巧性较强，可多举一些例题来