ME6011《弹塑性力学》课程教学大纲 - mesjtueducn

ME6011《弹塑性力学》课程教学大纲课程名称：弹塑性力学课程代码：ME6011学分/学时：3学分/48学时课程开课学期：春、秋季学期适用专业：机械工程、材料加工工程先修课程：理论力学，材料力学开课单位：机械与动力工程学院一、课程性质和教学目标弹塑性力学属于固体力学的一个重要分支，包括弹性力学、塑性力学两方面的内容。本课程教学目标是使学生通过本课程的学习，掌握弹性力学和塑性力学的基础知识，如应力分析、应变分析、平衡微分方程及应变协调方程、广义胡克定律和弹性力学解题的基本方程与方法，以及塑性屈服准则与塑性应力应变关系、塑性力学解题的基本方法及应用，塑性动力学等方面的基本知识等。重点掌握弹性力学的应力应变分析、平面直角坐标系和极坐标系下的半逆解法、塑性力学的屈服准则及主应力法、上限法、平衡微分方程与屈服准则联立求解法及滑移线场理论的初步应用。弹塑性力学作为开展机械设计、机械制造、材料加工领域研究开发工作的理论基础，本课程旨在教会给学生以下内容：1.掌握弹性力学、塑性力学的基本理论和方法2.理解弹塑性力学理论与方法在实际研究工作中的作用3.建立起一种系统的面向工程的力学分析的概念4.能够从实验研究开发工作中提炼出弹塑性力学问题，并能够进行力学分析与问题简化求解5.提高团队协作解决问题的能力二、课程教学内容及学时分配绪论（1学时/课堂教学）课程简介，弹塑性力学的基本概念与发展历史，弹塑性力学的研究对象和任务。第一章应力分析（5学时/课堂教学，课后作业2次）主要讲授平面、三维应力状态分析，主应力与应力莫尔圆、剪应力，应力张量与应力偏张量等知识课堂小测验1，主要考察对第一章知识的掌握。第二章应变分析（3学时/课堂教学，课后作业1次）主要讲授名义应变与真实应变、应变与位移的关系、主应变、应变偏量球形应变张量以及有关应变参量、应变莫尔圆、应变增量和应变速率张量等知识课堂小测验2，主要考察对第二章知识的掌握。第三章平衡微分方程及应变协调方程（5学时/课堂教学，课后作业1次）主要讲授平衡微分方程及其在二维直角坐标系、二维极坐标系、三维直角坐标系下的形式、应变协调方程、塑性变形的不可压缩条件等方面的知识。第四章广义虎胡克定律和弹性力学解题的基本方程与方法（14学时/课堂教学12学时+课堂讨论2学时，课后作业3次）主要讲授广义虎克定律、弹性力学基本方程、边界条件、弹性力学问题按位移和按力学求解的两种方法、平面问题和应力函数、逆解法与半逆解法、圣维南原理与叠加方法、用多项式解平面问题，并以简支梁受均布载荷作用、具有小圆孔的平板的均匀拉伸两种情况为例，介绍弹性力学问题的求解方法。课程研究项目1次（弹性问题研究分析）：主要以实际问题为背景，建立、分析并求解一个弹性力学问题，提交研究报告，并开展课堂讨论。课堂小测验3，主要考察广义胡克定律、弹性力学基本方程和边界条件等知识的掌握。第五章屈服准则与塑性应力应变关系（8学时/课堂教学，课后作业3次）主要讲授屈服准则、各向同性应变硬化材料的后继屈服表面与固体现实应力空间、各向异性材料的屈服准、关于屈服准则在塑性加工中的实际运用、塑性变形时应力应变关系概述、增量与全量理论、应力应变顺序对应规律及其应用等知识课堂小测验4，主要考察屈服准则、塑性应力应变关系等知识的掌握。第六章塑性力学解题方法及应用举例（8学时/课堂教学，课后作业1次）主要讲授平衡微分方程和屈服准则联立求解及应用、镦粗变形力计算的主应力法、滑移线场概念及其在平冲头镦粗半无限体中的应用、上限法及其在平面问题中的应用等知识。课程研究项目1次（弹塑性问题研究分析）：主要以实际问题为背景，建立、分析并求解一个弹塑性力学问题，开展课堂讨论，提交研究报告。第七章塑性动力学简介（4学时/课堂教学，课后作业1次）主要介绍应力波的基本概念，材料高应变率塑性变形的本构关系与弹塑性波传播。三、教学方法本课程以课堂授课为主，结合查阅资料与课堂讨论；授课方式为多媒体教学与黑板板书相结合；主题内容讲授22次，专题研究讨论2次。1.教学形式1)普通授课2)课堂练习与讨论2.学习形式1)课程研究项目2次，鼓励团队协作，并作课堂讨论2)课程作业，共计12次3)课堂小测验4次4)期末考试3.课程研究项目采用团队合作的方式，课程进行中每个小组要完成两个课程项目，分别对应于弹性力学和塑性力学的教学内容。通过两个实际课程项目的开展与讨论，让所有学生用他们在课堂中学到的基础理论与方法，通过团队合作来共同完成，达到运用弹塑性力学基本理论与方法解决实际问题的教学目的。四、考核与评估1.课程得分比例如下：1个人作业30%2课堂小测验20%3课程项目30%4期末考试20%2.个人作业本课程一共有12次作业，所有的作业必须于截止日期前提前完成并提交，提交后公布正确答案。3.课程研究项目课程研究项目分小组完成。小组分组在课程开始阶段完成，每个小组共同合作与分析，完成研究问题的分析与求解，提高研究报告。所有的研究报告必须于截止日期前提前完成并提交。五、教材及参考书目教材：王仲仁、苑世剑、胡连喜.弹性与塑性力学基础,哈尔滨工业大学出版社,2007,ISBN：978-7-5603-1195-1（第二版）参考书目：[1]徐秉业，刘信声.应用弹塑性力学,清华大学出版社,1995,ISBN:9787302018001[2]余同希,薛璞.工程塑性力学，高等教育出版社第十一章）2010,ISBN:9787040283204(第二版)[3]I.H.ShamesandF.A.Cozzarelli,ElasticandInelasticStressAnalysis,Taylor&FrancisGroup,Philadelphia,PA,1997,(reprintedfromPrentice-Hall,Inc.,EnglewoodCliffs,NewJersey,1992).