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spContent=你知道吗?就在我们身边,隐藏着一个奇妙的无所不在的力的世界。物体通过极其微小的变形进行力的传递,从而产生相互作用。本课程将通过深入浅出的例子、精妙的数学推导揭示物体在受力时所发生变形的基本组成、变形量及相应内力强度的计算、以及如何破坏的秘密。学习后你对力与变形的认识将突飞猛进。
—— 课程团队
课程概述

材料力学课程是理工科高等院校涉及结构和材料的诸多专业的技术基础课,以杆件和杆系为主要研究对象,使学生获得基本的变形体力学知识。先修课程包括高等数学和理论力学,后续课程有结构力学、弹性力学、塑性力学等。   


本课程将系统的介绍杆件和杆系变形相关的力学基本概念、基本理论和基本方法,围绕其强度、刚度、稳定性问题,揭示平衡、几何、物理三类方程在其求解中的重要作用。课程主体内容为杆件的基本变形(拉、压、弯、扭、剪),材料的机械性能,应力应变概念及其变换,材料本构关系,梁的受力和变形,组合载荷,经典强度理论,杆件系统的强度、刚度和屈曲稳定性计算及校核,静定和静不定结构的求解等。课程将覆盖理工科高等院校长学时(60~80学时)课程的绝大部分内容。课程修习结束后学生应能熟练地运用所学知识分析杆件和杆系的受力与变形,计算其强度、刚度与稳定性,并能进行简单的杆系设计和安全校核。


课程大纲

第一讲:材料力学绪论

1. 关于本MOOC课程 (03:35)

2. 材料力学课程内容 (18:35)

3. 材料及其力学性能 (06:08)

4. 构件与结构 (07:28)

5. 材料力学基本概念 (07:47)

6. 材料力学简史 (05:56)

第一讲单元测试

第二讲:材料的力学性能

1. 正应力与正应变 (10:30)

2. 材料力学性能测试 (9:38)

3. 拉伸应力-应变曲线 (15:34)

4. 压缩应力-应变曲线 (2:52)

5. 材料的非弹性行为 (8:25)

第二讲单元测试

第三讲:轴向拉压

1. 圣维南法则 (12:06)

2. 轴向拉压的力-位移关系 (15:09)

3. 轴力图 (08:06)

4. 例题 (15:40)

5. 轴向拉压静不定问题 (17:08)

6. 热效应及失配应变 (24:05)

第三讲单元测试

第四讲:剪切与挤压

1. 简单剪切  (11:57)

2. 挤压 (17:24)

3. 许用应力与许可载荷 (09:52)

4. 连接件简单设计 (07:50)

5. 切应变与剪切胡克定律 (06:50)

第四讲单元测试

第五讲:扭转(I)---扭转切应力

1. 认识扭转 (05:59)

2. 扭转的几何分析 (09:13)

3. 扭转切应力公式 (09:07)

4. 扭矩图 (13:55)

5. 扭转截面性质 (13:20)

6. 扭转动力传递 (12:50)

第五讲单元测试

第六讲:扭转(II)---扭转变形与扭转静不定

1. 扭转角 (13:02)

2. 扭转角计算例题 (17:43)

3. 扭转静不定问题 (09:16)

4. 非圆截面杆扭转 (04:57)

5. 闭口薄壁杆件的扭转 (10:34)

第六讲单元测试

第七讲:应力分析(I)---应力状态与变换

1. 截面内力与一般应力状态 (25:56)

2. 平面应力状态及变换 (23:34)

3. 主应力状态 (14:52)

4. 最大面内切应力 (11:43)

第七讲单元测试

第八讲:应力分析(II)---应力莫尔圆

1. 平面应力莫尔圆 (08:50)

2. 莫尔圆的构建 (05:31)

3. 莫尔圆的应用 (18:30)

4. 莫尔圆例题 (14:57)

5. 三向应力莫尔圆 (11:51)

第八讲单元测试

第九讲:应变状态与变换

1. 应变的一般情形 (09:50)

2. 应变分量 (09:12)

3. 平面应变分析 (25:35)

4. 平面应变莫尔圆分析 (05:20)

5. 应变花 (06:59)

第九讲单元测试

第十讲:胡克定律

1. 胡克定律 (32:56)

2. 弹性常数 (15:55)

3. 应变能 (17:33)

第十讲单元测试

第十一讲:习题课-I

1. 第1-10讲课程内容复习 (20:56)

2. 例题选讲 (34:22)

第十二讲:弯曲(I)---剪力图与弯矩图

1. 梁 (13:26)

2. 剪力图和弯矩图 (09:54)

3. 解析法构建V-M图 (21:25)

4. 图形法构建V-M图 (26:38)

5. 综合例题 (22:20)

第十二讲单元测试

第十三讲:弯曲(II)---弯曲正应力公式

1. 弯曲 (09:43)

2. 纯弯曲的应变与应力分析 (14:14)

3. 弯曲正应力公式 (10:10)

4. 截面的几何性质 (07:40)

5. 梁截面的基本设计 (08:15)

6. 例题 (18:05)

第十三讲单元测试

第十四讲:弯曲(III)---弯曲切应力公式

1. 横向剪切 (07:40)

2. 弯曲切应力公式 (16:05)

3. 弯曲切应力公式应用的若干限制条件 (09:14)

4. 宽翼缘梁腹板中的横向弯曲切应力 (12:57)

5. 例题 (15:46)

第十四讲单元测试

第十五讲:弯曲(IV)---积分法求解梁的挠曲线

1. 挠曲线及其草绘 (10:09)

2. 挠曲线微分方程 (10:03)

3. 积分法求挠曲线 (09:51)

4. 弯矩方程求解实例 (18:16)

5. 剪力与载荷方程求解实例 (08:00)

第十五讲单元测试

第十六讲:弯曲(V)---叠加法求梁的挠曲

1. 叠加法 (15:59)

2. 基本挠曲表 (12:08)

3. 叠加法简单应用例题 (11:10)

4. 叠加法复杂应用例题 (13:48)

第十六讲单元测试

第十七讲:弯曲(VI)---静不定梁

1. 静不定梁 (12:21)

2. 积分法求解静不定梁 (18:04)

3. 叠加法求解静不定梁 (20:52)

4. 提高梁强度和刚度的方法 (08:56)

第十七讲单元测试

第十八讲:组合载荷

1. 组合载荷  (10:22)

2. 薄壁压力容器 (14:28)

3. 非对称弯曲 (33:57)

4. 拉弯组合 (13:18)

5. 弯扭组合 (8:24)

6. 全内力组合 (15:34)

第十八讲单元测试

第十九讲:强度理论

1. 强度理论概述 (14:27)

2. 四个经典强度理论 (27:53)

3. 特殊应力状态下的应用 (12:06)

4. 例题 (14:12)

第十九讲单元测试

第二十讲:压杆稳定 --- 屈曲基础与实用计算

1. 屈曲现象 (15:47)

2. 理想压杆 (28:07)

3. 压杆类型 (12:47)

4. 压杆稳定性设计 (09:10)

5. 压杆稳定例题 (15:03)

第二十讲单元测试

第二十一讲:习题课-II

1. 第12-20讲课程内容复习 (29:00)

2. 例题选讲 (58:41)

第二十二讲:能量法(I)---杆件中的应变能

1. 外力功与应变能 (17:06)

2. 杆件中的应变能 (20:19)

3. 例题 (11:34)

4. 能量守恒原理 (12:32)

第二十二讲单元测试

第二十三讲:能量法(II)---虚功原理与单位力法

1. 可变形体虚功原理 (23:04)

2. 单位力法 (16:06)

3. 应用及例题 (39:55)

第二十三讲单元测试

第二十四讲:能量法(III)---图乘法

1. 图乘法求莫尔积分 (20:41)

2. 图乘法例题 (30:31)

第二十四讲单元测试

第二十五讲:能量法(IV)---静不定问题

1. 互易定理 (13:32)

2. 正则方程 (20:31)

3. 节点的位移 (11:55)

4. 对称效应 (16:21)

5. 例题 (16:43)

第二十五讲单元测试

第二十六讲:能量法(V)---卡氏定理

1. 卡氏第二定理 (08:01)

2. 具体应用 (09:43)

3. 例题 (09:52)

第二十六讲单元测试

第二十七讲:能量法(VI)---冲击问题

1. 冲击问题 (05:41)

2. 冲击系数的计算 (09:29)

3. 例题 (11:45)

4. 预加载体系的冲击问题 (05:59)

第二十七讲单元测试

第二十八讲:习题课-III

1. 能量法内容复习 (13:03)

2. 例题选讲 (23:52)

第二十九讲:应力集中、疲劳、断裂与塑性初步

1. 应力集中 (13:45)

2. 疲劳 (16:27)

3. 断裂 (04:42)

4. 塑性初步 (14:15)

第三十讲:材料力学课程总复习

1. 课程重点内容总复习 (26:12)

2. 材料力学问题求解方法 (08:27)

预备知识

高等数学,理论力学(静力学部分)

证书要求

对学员取得证书的要求如下:

1.完成每讲课后的作业,作业平时成绩占课程总成绩的50%;

2.完成两次期中小测(每次时长60-80分钟),每次占课程总成绩的10%,共计20%;

   第一次期中小测安排在习题课I之后,第二次安排在习题课II之后,考核内容与习题课范围相同。

3.完成期末测试(时长2小时),成绩占课程总成绩的30%;

  

对课程有特殊贡献的学员,可直接获得1-15分的总评分加分,至100分封顶。


总评成绩60-84分为合格,可获得合格证书;

总评成绩85分及以上为优秀,可获得优秀证书。


参考资料

1. 任一中文多学时《材料力学》教材。

2. James M. Gere, Barry J. Goodno, Mechanics of materials (英文影印版), 机械工业出版社, 北京 2011 (原书第7th版, Cengage Learning, 2008).

3. R.C. Hibbeler,  Mechanics of materials (英文影印版), 高等教育出版社, 北京 2004 (原书第5版, Prentice Hall, 2003).