《材料力学》课程育人教学方案

课程类型：学科基础课程

课程代码：xk09008

课程适用专业（或专业方向）：机械设计制造及其自动化、车辆工程、汽车服务、工业工程、新能源

课程总学分、总学时：3学分、58学时（理论课50学时+实验8学时）

一、课程简介

材料力学是高等学校机械专业必修的一门学科基础课程，它既为学习后继课程提供必要的理论基础，也可用材料力学的理论和方法解决相关的工程实际问题。材料力学基本上涉及到固体力学很多方面的内容，其研究对象主要是棒状材料，如杆、梁、轴等，材料力学的持点是内容多，理论性、概念性强，计算繁琐。

二、课程教学总体目标

（一）知识目标

1、明确杆件的强度、刚度和稳定性的基本概念；

2、掌握四种基本变形的特点、内力及内力方程的计算方法、内力图的画法；

3、掌握四种基本变形的计算方法；

4、熟练运用强度条件、刚度条件对材料进行设计计算；

5、掌握应力状态的基本慨念、应力状态分类、应力状态状态的分析方法；掌握广义胡克定理导出及应用；

6、明确强度理论的慨念及建立过程，掌握四种基本强度理论及强度条件运用；

7、了解组合变形的慨念及分析方法，熟练掌握斜弯曲、拉伸（压缩）与弯曲、扭转与弯曲组合变形时的应力和强度计算；

8、理解失稳现象、临界载荷和临界应力等概念；

9、理解欧拉公式的适用范围，并能按不同公式计算相应的临界应力值；掌握压杆稳定性校核的方法；

10、理解动载荷的概念；掌握动静法和能量法计算杆件应力和变形；了解动荷系数、冲击韧性和提高杆件抗冲击能力的措施。

11、理解交变应力和疲劳失效的基本概念；

12、掌握对称循环和非对称循环的强度计算；了解提高疲劳强度的主要措施。

（二）能力目标

1、具备建立力学模型的能力；

2、培养学生的工程观念和解决问题能力；

3、培养学生具有一定的计算强度、刚度和稳定性的能力；

4、培养具备一定的理论分析材料强度、刚度、稳定性的能力；

5、培养学生能够运用实验手段分析材料力学性质的能力；

6、为学生后续课程和工程技术提供 必要的力学知识；

7、加强学生的抽象思维能力和科学世界观；

8、初步了解有关结构优化的理论和知识。

（三）育人目标

1、讲授绪论课时结合材料力学力学发展史，使学生明确执着、创新、求真、务实、协作的科学精神；

2、结合古今中外一些重大工程中力学原理运用和》和中国政府的“制造业强国战略”，引导学生树立远大理想和爱国主义情怀，树立正确的世界观、人生观、价值观，勇敢地肩负起时代赋予的光荣使命，全面提高学生思想政治素质。

3、通过我国古代学者熟练应用“胡克定律”的例子，它比西方科学家早一千多年，培养学生热爱祖国、尊重知识；

4、以教师严谨的科学态度，使学生认同“严师出高徒”、“严即是爱”的道理；

5、通过讲解“圣维兰原理”发现过程，培养学生不怕失败、不畏艰辛，勇于实践，敢于探索去发现真理的科学精神；

6、以分组实验等实践活动，使学生体验团结协作精神的必要性；

7、结合“以切代狐”近似计算变形方法，培养学生学会如何把复杂问题简单化，做事情要抓主要矛盾和矛盾的主要方面，培养辩证哲学思维方法。

8、在分析空心圆截面对提高构件强度、刚度、稳定性作用时，以“稻杆”为例，说明植物生长的自然规律；引用“喜看稻菽千重浪，遍地英雄下夕烟”之名句，给学生以美的享受，陶冶学生的情操。培养学生追求科学即要有百折不挠的精神，还需要以理服人的态度和方法，以启迪学生明确做人的道理。

9、结合圆周扭转时剪应力和扭转变形基本公式的推导过程，培养逻辑思维与辩证思维能力，以利于形成科学的世界观和方法论。

10、通过绘制内力图技能的训练，培养学生敬业、精益、专注、创新等方面的“工匠”精神，以及认真负责、踏实敬业的工作态度和严谨求实、一丝不苟的职业素养；

11、通过自然界大多数结构呈现对称美，如花瓣等，给学生呈现力学美感，培养学生学会爱美追求美。

12、在解释危险点的应力作为整个构件强度计算的依据时，引用“千里长提，溃于蚁穴”之警句，培养学生关注细节，养成细致，严谨的科学态度。

13、在全面分析查找危险点的过程中，不能有遗露，培养学生树立全面的思想，综合分析问题方法；看问题不能偏颇、遗露，更不能凭想象，培养学生严谨学习态度，一丝不苟工作方法。

13、结合对强度、刚度概念的认识，通过“一个好汉三个帮，一个篱笆三个桩”名句，强化学生养团队合作意识和助人为乐的精神。

14、结合动载荷的特性，理解“动”和“静”的力学关系及所蕴含的哲学思想。

15、介绍欧拉公式的发现历史及与压杆稳定性的关系，说明基础数学理论对科学发展的重要作用，学生要想成为对社会和国家有用的人才，必需打下扎实的基础知识。

16、通过对照前人和现代人对疲劳产生原因解释，使学生明确科学是不断发展的，在学习的过程中不能迷恋书本和权威，要有批判精神。

17、通过对影响持久极限因素的讲解，使学生体会到“大”和“小”的关系，体会到任何事物的发展变化都是从小到大，从少到多，由量变到质变的哲学道理。

三、章节教学目标与主要教学内容

第一章 绪论（2学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）要求学生对材料力学的主要任务和主要研究对象有基本认识；

（2）初步了解构件的强度、刚度和稳定性以及变形体的内力、应力、变形和应变基本概念；

（3）了解材料力学的基本假设及其含义；

（4）一般了解杆件的基本变形形式。

2、能力目标

（1）认识材料力学研究对象和任务要求；

（2）理解科学假设对建立力学模型和理论的重要作用；

（3）具备一定的工程素质。

3、育人目标

（1）《材料力学》是工科专业一门专业基础课程，在本专业有着育人的先导性。讲授绪论课时结合材料力学力学发展史，明确执着、创新、求真、务实、协作的科学精神；结合古今中外一些重大工程中力学原理运用，明确学好《材料力学》对学好专业课程重要性；结合《中国制造2025》和中国政府的“制造业强国战略”，引导学生树立远大理想和爱国主义情怀，树立正确的世界观、人生观、价值观，勇敢地肩负起时代赋予的光荣使命，全面提高学生思想政治素质。

（2）通过建立应力、应变力学慨念微分方法，使学生明确扎实的数理知识对学习力学理论的重要性，培养学生运用知识解决力学问题的能力，树立学习信心。

（二）主要教学课程内容

材料力学的任务和研究对象，强度、刚度和稳定性的概念，变形体的基本假设，外力及其分类，内力和截面法，应力和应变的概念，杆件的基本变形形式。

（三）本章重点

基本概念和假设的定义与理解，用截面法求构件截面上内力。

（四）本章难点

材料内一点受力和变形程度的度量方法——应力、应变的定义方法和物理含义。

第二章 轴向拉伸、压缩和剪切（10学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）建立杆件内力、轴力的概念，熟练掌握用截面法计算轴力和绘制轴力图；

（2）建立正应力、剪应力和许用应力的概念，熟记正应力、剪应力公式；

（3）熟练掌握轴向拉、压时的强度条件及其应用；

（4）通过直杆拉伸时斜截面应力的分析，理解应力的大小随所在截面的方位而变化；

（5）建立变形、正应变和抗拉（压）刚度的概念，熟练掌握轴向拉、压时的胡克定律及其应用；

（6）理解横向变形系数；

（7）对低碳钢和铸铁试件在拉伸和压缩过程中反映出的力学性能和现象有明确的了解；

（8）掌握材料力学性能的主要指标；

（9）掌握塑、脆性材料的力学性能差异；

（10）掌握一次静不定杆系的解法，并注意变形协调条件的建立；

（11）掌握拉、压杆连接件的剪切和挤压强度计算。

2、能力目标

（1）熟练运用截面法计算轴力，建立轴力方程和绘制轴力图；

（2）运用正应力、剪应力公式计算拉压应力；

（3）掌握轴向拉、压时的强度条件及其应用；

（4）熟练掌握轴向拉、压时的胡克定律及其应用；

（5）掌握“以切代狐”法近似计算变形方法；

（6）理解低碳钢和铸铁试件在拉伸和压缩过程中反映出的力学性能和现象；

（7）掌握判断超静定问题的方法，学会计算简单超静定问题能力。

3、育人目标

（1）通过我国古代学者熟练应用“胡克定律”的例子，它比西方科学家早一千多年，培养学生热爱祖国、尊重知识；

（2）通过讲解“圣维兰原理”发现过程，培养学生不怕失败、不畏艰辛，勇于实践，敢于探索去发现真理的科学精神；

（3）结合“以切代狐”近似计算变形方法，培养学生学会如何把复杂问题简单化，做事情要抓主要矛盾，抓矛盾的主要方面，忽略次要矛盾，培养辩证哲学思维方法。

（二）主要教学课程内容

1、轴向拉伸和压缩的概念和实例；

2、轴向拉伸或压缩时横截面上的内力和应力，轴力图；

3、轴向拉伸或压缩时斜截面的应力；

4、材料在拉伸时的力学性质，应力一应变图及其特点：比例极限、弹性极限、屈服极限和强度极限，塑性指标：延伸率和断面收缩率，塑性与脆性材料的力学性能对比；

5、材料在压缩时的力学性质；

6、温度和时间对材料力学性能的影响；

7、失效、安全系数和强度计算，许用应力；

8、轴向拉伸或压缩时的变形，正应变，胡克定律，弹性模量，抗拉刚度，横向变形，泊松比；

9、轴向拉伸或压缩时的变形能，单位体积的变形能；

10、拉压静不定问题；

11、温度应力和装配应力；

12、应力集中的概念；

13、剪切和挤压的实用计算。

（三）本章重点

轴力与轴力图，拉压杆的应力计算；低碳钢与铸铁拉伸与压缩时的力学性能，许用应力与强度条件。

（四）本章难点

脆性与塑性材料的破坏特点与许用应力；变形协调方程的建立。

第三章 扭转（4学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）熟练掌握用截面法求指定截面的扭矩，并绘制扭矩图；

（2）掌握根据传动轴所传递的功率、转速计算外力偶矩方法；

（3）从薄壁圆管的应力分析中，建立剪应变、纯剪切应力状态的概念、了解剪应力互等定理和剪切虎克定律的意义。

（4）掌握圆周扭转时剪应力和扭转变形基本公式的推导过程，学会从几何、物理和静力学等三个方面进行综合分析力和变形的物理关系；

（5）掌握圆轴扭转的剪应力、变形及极惯性矩、抗扭截面模量的计算公式；

（6）熟练掌握圆周扭转时的强度和刚度计算。

2、能力目标

（1）熟练掌握用截面法求指定截面的扭矩，并绘制扭矩图；

（2）熟练运用圆轴扭转的剪应力、变形及极惯性矩、抗扭截面模量的计算公式进行计算：

（3）掌握圆轴扭转时的强度和刚度条件进行相关强度和刚度计算；

3、育人目标

（1）在分析空心圆截面对提高构件强度、刚度、稳定性作用时，以“稻杆”为例，说明植物生长的自然规律；引用“喜看稻菽千重浪，遍地英雄下夕烟”之名句，给学生以美的享受，陶冶学生的情操。培养学生追求科学即要有百折不挠的精神，还需要以理服人的态度和方法，以启迪学生明确做人的道理。

（2）结合圆周扭转时剪应力和扭转变形基本公式的推导过程，培养逻辑思维与辩证思维能力，以利于形成科学的世界观和方法论。

（二）主要教学课程内容

1、扭转的概念和实例；

2、功率、转速和外力偶矩间的关系；

3、内力扭矩的求解和扭矩图的作法；

4、薄壁圆管扭转时的剪应力，纯剪切，剪应变，剪切胡克定律，剪切弹性模量，剪应力互等定律；

5、圆轴扭转的应力与变形计算，极惯性矩、抗扭截面模量、抗扭刚度、强度条件与刚度条件的概念和应用；

6、密圈螺旋弹簧；

7、矩形截面杆扭转的主要结论。

（三）本章重点

圆轴扭转时的应力计算公式，圆轴扭转时变形及变形程度的描述与计算，刚度条件的建立及相关计算。

（四）本章难点

圆轴扭转时的平面假设及其在公式推导中的应用，对圆轴变形程度的理解。

第四章 弯曲内力（6学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）了解梁的支座简化形式，能够正确地计算支反力；

（2）熟练掌握建立剪力方程和弯矩方程及绘制剪力图和弯矩图的方法；

（3）掌握应用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系检验和绘制剪力图、弯矩图的方法；

（4）掌握平面刚架和曲杆的内力方程的建立方法和内力图的绘制方法。

2、能力目标

（1）具有建立剪力方程和弯矩方程及绘制剪力图和弯矩图的能力；

（2）掌握应用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系检验和绘制剪力图、弯矩图的方法；

（3）初步掌握平面刚架和曲杆的内力方程的建立方法和内力图的绘制方法。

3、育人目标

（1）通过绘制内力图技能的训练，培养学生敬业、精益、专注、创新等方面的“工匠”精神，以及认真负责、踏实敬业的工作态度和严谨求实、一丝不苟的职业素养；

（2）通过自然界大多数结构呈现对称美，如花瓣等，给学生呈现力学美感，培养学生学会爱美追求美。

（二）主要教学课程内容

1、弯曲的概念和实例；

2、受弯杆件的简化，梁的外力、支撑和支反力；

3、剪力和弯矩，剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图；

4、载荷集度、剪力和弯矩的关系及其应用；

5、平面刚架、平面曲杆的弯曲应力。

（三）本章重点

用截面法求弯曲内力；利用载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系绘制剪力图和弯矩图。

（四）本章难点

载荷集度、剪力和弯矩之间的微分关系的理解；利用剪力方程和弯矩方程绘制剪力图和弯矩图。

第五章 弯曲应力（6学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）建议平面弯曲、纯弯曲和横力弯曲的概念；

（2）理解纯弯曲梁的正应力公式的推导过程并熟记梁的正应力公式；

（3）掌握惯性矩I_Z的计算方法，并熟记常见截面的I_Z和W_Z公式；

（4）掌握矩形截面梁弯曲剪应力的分布规律和计算公式，了解其他截面梁剪应力分布规律；

（5）熟练掌握梁弯曲正应力强度条件、剪应力强度条件及其应用。

2、能力目标

（1）掌握惯性矩I_Z的计算方法；

（2）能运用梁的正应力公式及分布规律计算梁的正应力；

（3）能运用矩形截面梁弯曲剪应力的分布规律和计算公式计算梁的剪应力；

（4）熟练掌握梁弯曲正应力强度条件、剪应力强度条件及其应用。

3、育人目标

（1）在解释危险点的应力作为整个构件强度计算的依据时，引用“千里长提，溃于蚁穴”之警句，培养学生关注细节，养成细致，严谨的科学态度。

（2）在全面分析查找危险点的过程中，不能有遗露，培养学生树立全面的思想，综合分析问题方法；看问题不能偏颇、遗露，更不能凭想象，培养学生严谨学习态度，一丝不苟工作方法。

（二）主要教学课程内容

1、对称弯曲、纯弯曲的概念；

2、纯弯曲时的正应力，横力弯曲时的正应力与强度条件，惯性矩与抗弯截面模量；

3、常见截面的惯性矩，平行移轴公式，组合截面的惯性矩计算；

4、弯曲剪应力与强度条件，矩形截面和工字形截面梁的剪应力公式简介；

5、提高弯曲强度的措施。

（三）本章重点

纯弯曲时横截面上正应力公式的推导和计算；矩形截面梁的切应力、弯曲强度条件及计算。

（四）本章难点

掌握需要对梁弯曲切应力进行强度校核的各种情况；横力弯曲正应力计算仍用纯弯曲公式的条件和近似程度。

第六章 弯曲变形（4学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）理解挠曲线、挠度和转角的概念以及它们之间的关系；

（2）了解挠曲线近似微分方程的建立；

（3）掌握计算梁变形的积分法；

（4）熟练掌握计算梁变形的叠加法；

（5）掌握梁的刚度条件的应用；

（6）掌握简单静不定梁的解法。

2、能力目标

（1）掌握计算梁变形的积分法；

（2）熟练掌握计算梁变形的叠加法；

（3）掌握梁的刚度条件的应用；

（4）掌握简单静不定梁的解法。

3、育人目标

（1）帮助学生克服畏难情绪,培养学生吃苦耐劳，不怕困难，勇敢向前的精神；

（2）培养当代大学生的责任感和使命感；

（3）结合对强度、刚度概念的认识，通过“一个好汉三个帮，一个篱笆三个桩”名句，强化学生养团队合作意识和助人为乐的精神。

（二）主要教学课程内容

1、工程中的弯曲变形问题；

2、挠曲线的近似微分方程，挠度和转角，刚度条件；

3、用积分法求弯曲变形；

4、用叠加法求弯曲变形；

5、简单静不定梁；

6、提高弯曲刚度的一般措施。

（三）本章重点

掌握在确定积分常数时，如何正确利用边界条件和连续条件；应用叠加法求梁指定截面的位移。

（四）本章难点

安全系数法与稳定系数法的应用。

第七章 应力状态分析强度理论（8学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）建立应力状态的概念，了解应力状态的研究方法；

（2）理解主平面和主应力的概念；

（3）熟练掌握二向应力状态求斜截面应力的解析法和图解法，熟练掌握主应力和最大正应力的计算方法；

（4）一般了解三向应力状态及其应力圆；

（5）了解广义胡克定律的建立及其应用；

（6）了解强度理论的概念，了解金属材料破坏的主要形式；

(7)熟练掌握常见强度理论的基本观点和相应的强度条件的应用，理解莫尔强度理论。

2、能力目标

（1）能够熟练掌握解析法和图解法求二向应力状态斜截面应力；

（2）熟练掌握主应力和最大正应力的计算方法；

（3）熟练运用常见强度理论的基本观点和相应的强度条件进行强度计算。

3、育人目标

（1）通过讲解强度理论的建立过程，使学生明白在追求科学真理的过程中，既要掌握正确的科学方法和手段，还要有严谨的科学态度和坚持不懈的科学精神；

（2）结合课程体系使学生辩证地认识问题、分析问题、解决问题，培养辩证思维能力。

（二）主要教学课程内容

1、应力状态的概念，二向和三向应力状态的实例；

2、二向应力状态分析——解析法；

3、二向应力状态分析——图解法；

4、三向应力状态简介；

5、广义胡克定律；

6、复杂应力状态的变形比能；

7、强度理论概述，四种常见强度理论；

8、莫尔强度理论。

（三）本章重点

掌握主应力、主方向、主剪应力、主剪平面方位及任意给定方位截面上的应力数值的计算方法；掌握用极点法求解任意斜截面上的应力、主应力和确定主平面的位置；掌握广义胡克定律的导出及其应用；掌握应力圆的作图方法 。

（四）本章难点

对构件危险点处的主应力、主方位客观存在的理解；广义胡克定律的应用与极点法的应用 。

第八章 组合变形（2学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）理解组合变形的概念及其基本分析方法；

（2）掌握外力分解和向截面形心简化的方法；

（3）掌握用内力图正确判断构件在组合变形时的危险截面的位置；

（4）掌握根据危险截面图上的内力及应力分布情况判断危险点的位置，并计算出危险点的应力值；

（5）熟练掌握根据危险点的应力状态和杆件的材料选择适当的强度理论来建立相应的强度条件；

（6）熟练掌握弯——拉组合变形和圆轴弯——扭组合的强度计算。

2、能力目标

（1）理解组合变形的概念，掌握组合变形基本分析方法；

（2）掌握外力分解和向截面形心简化的方法；

（3）能够正确判断构件在组合变形时的危险截面的位置；

（4）能够选择适当的强度理论来建立相应的强度条件；

（5）能够熟练掌握弯——拉组合变形和圆轴弯——扭组合的强度计算。

3、育人目标

（1）通过分组讨论，培养学生团队意识，协作精神；

（2）培养学生认真负责、踏实敬业的工作态度和严谨求实、一丝不苟的工作作风；

（3）培养学生勤于思考，理论联系实际，综合运用知识的能力和严谨务实的态度。

（二）主要教学课程内容

组合变形概念和叠加原理；拉压和弯曲的组合；扭转和弯曲的组合；组合变形的普遍情况。

（三）本章重点

理解组合变形的概念及其基本分析方法；掌握组合变形构件的强度计算。

（四）本章难点

正确应用叠加原理。

第九章  动载荷（2学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）理解动载荷的概念；

（2）掌握动静法计算杆件动应力；

（3）掌握冲击时杆件的应力和变形的计算；

（4）了解动荷系数、冲击韧性和提高杆件抗冲击能力的措施。

2、能力目标

（1）能够掌握动静法计算杆件动应力；

（2）掌握能量法计算冲击时杆件的应力和变形。

3、育人目标

结合动载荷的特性，理解“动”和“静”的力学关系及所蕴含的哲学思想。

（二）主要教学课程内容

1、动载荷概述；

2、动静法的应用；

3、杆件受冲击时的应力和变形；

4、冲击韧性。

（三）本章重点

掌握冲击时杆件的应力和变形的计算；

（四）本章难点

掌握冲击时杆件的应力和变形的计算；

第十章 压杆稳定（2学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）理解失稳现象、临界载荷和临界应力等概念；

（2）了解两端铰支压杆临界载荷的计算方法；

（3）熟记压杆临界载荷的一般公式，理解长度系数的意义；

（4）能正确判断压杆的支持形式，并计算相应的临界载荷；

（5）理解欧拉公式的适用范围，能根据压杆的柔度正确区分三类不同的压杆，并能按不同公式计算相应的临界应力值；

（6）掌握压杆稳定性校核的方法；

（7）了解提高压杆稳定性的常见措施。

2、能力目标

（1）能够正确判断压杆的支持形式，并计算相应的临界载荷；

（2）能够根据压杆的柔度正确区分三类不同的压杆，并能按不同公式计算相应的临界应力值；

（3）掌握安全系数法校核压杆稳定性；

（4）掌握提高压杆稳定性的常见措施。

3、育人目标

{1}讲解欧拉公式所展现的数学美，增强学生爱数学，努力学好数学知识的热情；

（2）介绍欧拉公式的发现历史及与压杆稳定性的关系，说明基础数学理论对科学发展的重要作用，学生要想成为对社会和国家有用的人才，必需打下扎实的基础知识。

（3）结合教材的内容，向学生介绍如何面对复杂的压杆的稳定问题，把研究对象的特征作进一步的简化，使之成为两个较简单的问题（如细长杆和短粗杆的稳定），在弄清楚简单问题的基础上，然后在通过数学方法解决相对复杂的问题（中长杆的稳定）。提高认识问题的规律和方法。

（二）主要教学课程内容

1、压杆稳定的概念

2、两端铰支细长压杆的临界压力

3、其它支座条件下细长杆的临界压力

4、欧拉公式的适用范围及经验公式

5、压杆的稳定校核

6、提高压杆稳定性的措施

（三）本章重点

掌握欧拉公式只有在弹性范围。

（四）本章难点

是安全系数法与稳定系数法的应用。

第十一章 交变应力（4学时）

（一）章节教学目标

1、知识目标

（1）理解交变应力和疲劳失效的基本概念；

（2）掌握持久极限及其主要影响因素；

（3）掌握对称和非对称循环下的杆件疲劳强度计算方法；

（4）了解提高杆件疲劳强度的措施。

2、能力目标

（1）掌握对称和非对称循环下的杆件疲劳强度计算方法；

（2）了解提高杆件疲劳强度的措施。

3、育人目标

（1）通过对照前人和现代人对疲劳产生原因解释，使学生明确科学是不断发展的，在学习的过程中不能迷恋书本和权威，要有批判精神。

（2）通过对影响持久极限因素的讲解，使学生体会到“大”和“小”的关系，体会到任何事物的发展变化都是从小到大，从少到多，由量变到质变的哲学道理。（二）主要教学课程内容

1、交变应力和疲劳失效的概念；

2、交变应力的循环特征、应力幅和平均应力；

3、持久极限，影响持久极限的因素；

4、对称循环下构件的疲劳强度计算；

5、持久极限曲线；

6、非对称循环下构件的疲劳强度计算；

7、变幅交变应力；

（三）本章重点

掌握循环特征、应力幅、平均应力的概念及其计算方法；掌握影响持久极限的主要因素中的构件外形的影响、构件尺寸的影响、构件表面质量的影响系数的计算方法和不同循环特征下的疲劳强度的计算方法。

（四）本章难点

应用极限曲线极其简化折线进行不同循环特征下的疲劳强度计算。

四、学时分配与教学方式（讲授、实验、实践、讲座、自修等）

章 次	讲授学时数	习题课学时数
第一章 绪论	2
第二章 轴向拉伸、压缩和剪切	8	2
第三章 扭转	4
第四章 弯曲内力	4	2
第五章 弯曲应力	4
第六章 弯曲变形	4
第七章 应力状态分析、强度理论	6	2
第八章 组合变形	2
第九章 动载荷	2
第十章 压杆稳定	2
第十一章 交变应力	4
实验	8
总复习	2
学 时 合 计	58

五、课程考核与学业评价方案

1、考核目的：

《材料力学》作为工科专业学生一门专业基础课，不仅要传授学生基本知识、概念，更重要是要培养学生思维方法，即分析问题、解决问题方法，提高学生综合素质和创新能力，所以它在整个专业计划培训中占有重要地位。考试目的除让学生掌握必备基本知识，重在培养学生能力，激发学生学习热情，为学生专业素质培养打下良好基础。

2、考核形式：

考核包括期末考试和平时考试。

期末考核方法为闭卷考试，考试时间为120分钟，评分采用百分制，60分为及格，70分为学位及格，期末考试成绩占总成绩的50%。

平时考试成绩占总成绩的50%。平时成绩主要包含平时考勤、思想表现、作业成绩、课堂学习表现、平时测验等(若有中期考试，则中期考试成绩也纳入平时测验成绩)等。其中考勤占平时成绩的10%，思想表现和课堂学习表现占平时成绩的10%，作业成绩占平时成绩的20%，实验考核成绩占10%。平时测验（或中期考试）占作业成绩成绩的20%。思想表现主要通过平时与学生交谈、学生的言谈举止、学生学习的积极性及主动性等方面进行评价，课堂学习表现主要通过上课学习注意力、上课回答问题和课后小论文完成情况等方面进行评价。

3、主要考核内容：

期末试卷命题范围应涵盖课程的所有章节，试题应反映基础知识的掌握程度和灵活应用所学知识的能力，增加计算及分析能力试题分数，对学生的知识、能力和素质等进行综合考核。

4、育人目标考核知识点：

通过小论文的形式，培养学生查阅文献能力，理论联系实际和综合运用知识的能力，进一步培养学生的自学能力。

材料力学力学发展史（培养学生科学精神和爱国主义情怀）；

典型的工程案例（培养学生热爱科学，献身科学的态度）；

名言警句（揭示力学知识与社会知识关系，力学理论中蕴含的哲学道理）

诗词歌赋（展现力学美）

5、考核题型：

题型主要是形式有判断、填空题、选择题、作图题、计算题等，其中形式有判断、填空题、选择题占50%左右，作图题占10%左右，计算题占40%。

六、推荐教材和参考书目

1、刘鸿文：材料力学（第六版），高等教育出版社

2、孙训方：材料力学，高等教育出版社

3、闵行：材料力学重点难点及典型题精解 西安交通大学出版社

4、清华大学材料力学教研室 材料力学解题指导及习题集 高等教育出版社

5、同济大学材料力学教研室 铁木辛柯材料力学题解集 同济大学出版社 6、苟文选主编 材料力学导教、导学、导考 西北工业大学出版社

七、实验大纲

一、实验方式与基本要求

1、实验方式：拉伸试验机的操作、扭角仪、测E试验台、应力应变仪的使用分析测试。

2、基本要求：

（1）低碳钢、铸铁的拉（压）试验：按要求测量试件尺寸，严格按液压试验机的操作步骤操作，给试杆平稳加载，以保证试验正确进行。

（2）测E和测G：正确使用扭角仪和安装引伸仪，以保证读数的准确性，试验中用法码加载时轻拿轻放。

（3）电测试验：在老师指导下，正确使用应力应变仪，要爱护仪器。

二、主要仪器、设备及消耗材料

1、电子式万能试验机、扭角仪、球铰式引伸仪、测E试验台、梁的纯弯曲试验台、弯扭组合实验台、静态应变仪、游标卡尺、千分表等。

2、低碳钢拉伸试样、铸铁拉（压）试样、应变片、应变花、导线、万能胶、焊锡等。

三、实验项目设置和内容

1必开实验

 

 

2选开实验

八、说明

1、本大纲也可适用于汽车工程、机电工程、车辆工程、工业工程、汽车服务、新能源等专业。

2、教材的选、编原则

本课程教材主要选用优秀或获奖教材，保证教材内容的先进性和思想性。为了体现育人目标，应选择合适的素材充实教材内容。

例如：1、热爱祖国、尊重知识的素材：（1）我国古代学者对“胡克定律”的认识，比西方科学家早一千多年的事例。（2）我国现代学者——俞茂鋐教授双剪应力强度理论对强度理论的贡献。（3）葛里菲斯理论在解释材料断裂机理是曾经存在着缺憾，并不影响其在这个领域中首创性的贡献。

2、思想修养的素材：在解释危险点的应力作为整个构件强度计算的依据时，可引用“千里长提，溃于蚁穴”之警句。（2）在分析材料横向变形系数时，可简括为“此长彼消”之哲学性结论，并向学生说明自然科学和社会科学往往是相通的道理。（3）在分析空心圆截面对提高构件强度、刚度、稳定性作用时，可以“稻杆”为例，说明植物生长的自然规律；也可顺便引用“喜看稻菽千重浪，遍地英雄下夕烟”之名句，给学生以美的享受，陶冶学生的情操。同时还可指出：追求科学即要有百折不挠的精神，还需要以理服人的态度和方法，以启迪学生学会做人的道理。

3、思维方法的素材：（1）在建立理想化力学模型的过程中，要向学生介绍如何透过现象看本质，如何抓事物的主要矛盾和矛盾的主要方面。（2）结合教材的内容，向学生介绍如何面对复杂的问题（如压杆的稳定问题），把研究对象的特征作进一步的简化，使之成为两个较简单的问题（如细长杆和短粗杆的稳定），在弄清楚简单问题的基础上，然后在通过数学方法解决相对复杂的问题（中长杆的稳定）。素材尽量做到内容少而精，事例典型，不生搬硬套，内容紧密联系教材，不破坏教材系统性。

3、教学方式方法

（1）身正为教，为人师表搞好身教挖掘素材，搞好言教，因才施教，照顾个性。

（2）该课程除贯穿唯物辩证法普遍联系的观点、发展的观点、质量互变规律等讲解问题，加深学生对课本知识的理解和掌握，培养学生逻辑思维与辩证思维能力。

（3）采用启发式教学，结合相关教学内容，培养学生正确的思维方法。

（4）采用讨论式教学，通过有效组织和合理分工，培养学生团队合作精神和服务意识。

（5）通过讲练演相结合，培养学生的“工匠”精神，以及严谨求实、一丝不苟的工作作风。

（6）利用网络优势采用翻转课堂教学，培养学生的自主学习能力。

 

 

 

 

 

材料力学育人双大纲设计思路

一、设计的指导思想

以习近平总书记中国特色社会主义教育思想为指导，全面贯彻新时代党的教育方针，坚持马克思主义指导地位，贯彻新时代中国特色社会主义思想，坚持社会主义办学方向，落实立德树人的根本任务，坚持教育为人民服务，为中国共产党治国理政服务，为巩固和发展中国特色社会主义制度服务，为改革开放和社会主义现代化建设服务。坚持立德树人，努力做到“以本为本”，使课堂教育回归常识、回归本分、回归初心、回归梦想。加强材料力学课程建设、课程改革，把思政育人融于课程，力争“守好一段渠，种好责任田”，把材料力学打造成双育人的精品课程。

二、材料力学课程目标定位

材料力学是工科专业学科基础课，用以培养学生在工程设计中有关力学方面的设计计算能力。它既为学习后继课程提供必要的理论基础，也可用材料力学的理论和方法解决相关的工程实际问题。它也是最早发展起来的一门课程之一。本课程在专业教育中起到承上启下的作用，在学生学习完成“高等数学”、 “线性代数”、 “大学物理” “理论力学”之后，大二下学期开设，本学期开设58学时（其中理论学时50，实验学时8）。通过本课程学习，一方面培养学生的力学素养，另一方面也为后续《机械原理》、《机械设计》课程学习打下必须知识、能力基础。

材料力学主要研究变形固体，它包含三个方面的内容:一是研究材料的强度、刚度、稳定性；二是研究材料的力学性质；三是在满足强度、刚度、稳定性基础上合理设计材料，以达到节省材料的目的。它采用理论和实验相结合的方法。

材料力学课程是在实验的基础上，通过理论分析一步步发展起来的。它是最早建立和发展起来的学科之一。它的发展过程本身就是一个辩证思维的过程，内容汇集大量的人类文明成果，它的发展历史是唯物辩证法最好的教材。通过学习本课程，学生不仅可以掌握本课程的专业基础知识，学会一定的计算能力，对机构运动进行分析、设计，帮助学生提升创新能力；同时也可以培养学生的求真、务实、协同、创新的科学精神，树立正确的世界观、人生观、价值观。

三、教学策略选择与设计

学习者通过“高等数学”、 “线性代数”、 “大学物理” “理论力学”课程学习之后，已经具备一定的数学知识和物理知识，但仅限于理论方面的知识，无法同具体的工程实际结合起来。材料力学课程就是把理论知识和实际工程知识相结合专业早期知识体系。结合力学理论知识学习，老师通过板书、讲解、演算方式，引导学生思维；同时结合具体对象的分析，把理论知识和实际问题有机的结合起来，让学生知晓理论知识如何同实际结合过程、方法，培养学生运用知识解决实际问题的能力。同时积极挖掘知识之间内在的逻辑关系，蕴含的哲学道理，积极向上的价值理念，通过提炼、总结影响学生思想，形成正确的“三观”，达到育人的目的。例如：在讲解拉压杆的应力公式时，在理论分析的过程中多次进行了假设，把材料进行了理想化的建模，得到应力公式，法国科学家圣维南通过一万多次不同形式的实验证明应力公式的使用条件。学生通过老师的讲解明白了科学的假设是理论建立的必要条件，没有假设就没有科学的理论，科学还需要坚持，没有大量的枯燥的科学实验理论就不能得到正确的应用，从而培养了学生正确的思维方法，科学态度。“一个篱笆三个桩，一个好汉三人帮”，强度的大小同杆件的截面面积大小有关，面积越大，强度越大，说明团结重要性，一个人只有融合到团队中才能发挥最大积极的作用。

课堂教学中坚持以教师为主导、学生为主体的教学原则。为了达到育智、育人的目的，教师要精心选择合适的素材，中国有五千年的文明历史，形成丰富灿烂的中华文化，很多与力学知识有关，改革开放的巨大成就，离不开力学知识，从中可以发现很多育人素材。例如中国古代力学发展史、力学故事、大国重器、大国工匠、中国古代建筑工程、现代大型工程、中国制造2015等。通过课件和多媒体的手段展示给学生，也可以用课后作业的形式布置学生观看视屏，教师通过点拨，学生相互讨论，师生共同探究，引导学生积极思考，大胆设问。为了达到良好的教学效果，关键要创造好课堂情景氛围，激活学生思维。

四、教学方式方法选择

1、采用多媒体教学和传统教学方式的有机结合

多媒体CAI教学方式的特点是：信息量大，多种媒体相结合，特别是对于较复杂机构和动画演示，更具有较大的优势。但过多的使用多媒体不利于对问题的分析，放的过快不利于学生理解。传统的黑板加粉笔教学方式正好能弥补其不足，通过对问题的分析、演算。有利于加强学生对知识的理解，学会分析问题、解决问题的方法。两种方式的结合，即能加大课堂的知识容量，又有利于老师对问题的分析和讲解。

2、采用精讲多练，讲、练结合的教学方法，培养学生的实践能力

学生的作业是学生很重要的一个实践环节，也是与老师互动的一种方式，通过作业能够发现学生学习存在的问题，便于老师改进教学方式和内容，更有针对性地进行组织教学。加大练习，巩固学习的成果。题目即要有一定难度，还要同工程实际密切结合，培养学生分析问题、解决问题能力。

3、采用学导式教学方法，分散、化解教学难点

力学分析，建模是本门课程的重点，也是难点。为此，我们采用“学导式”教学方法，老师先讲经典例题，通过分析讲解，让学生掌握分析的方法和步骤，循序渐进，将难点分解。启发学生自觉运用不同的理论解决相同的问题，运用对比、假设、联想等分析问题的方法，克服分析、解题这一难点。

这些方式应用中结合育人目标，可以使学生学得知识更加牢固，也能提高学生的学习兴趣。同时把达到育人目标。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

机械工程学院机械基础系:李月安

2019/7/3