材料力学是一门专业基础课,是联系专业课和基础课的桥梁。材料力学与生产及工程实际有着非常密切的关系。通过材料力学课程的学习,使学习者掌握固体力学的基础知识,对杆件的变形、应力和破坏形式进行合理的分析和计算。主要内容包括轴向拉压、剪切、扭转、弯曲四种基本变形,应力状态和强度理论,组合变形,压杆稳定、动载荷、疲劳强度和能量法等。
课程的定位是面向校内、外学生或有学习需求的社会人士,作为其自学、辅助学习、预习、复习、迎考等的一种重要学习方式,适用于64-96学时的材料力学课程学习。课程的目标是通过在线课程的学习和讨论,初步掌握材料力学的基本概念、理论和方法,提升分析、解决工程实际问题的能力,培养学习者的力学建模能力、分析计算能力和试验研究能力;启发学习者深入思考,提高学习兴趣和激发学习的积极性和主动性;自测学习者掌握材料力学知识的程度,为后续学习打好基础。
总目标:三峡大学是水利电力特色鲜明的高校,课程围绕素质高、强能力、专业精的高水平水利类应用型人才培养目标,要求掌握变形体力学的基本概念和基本原理,树立力学计算建模思想,提高力学计算能力,培养科学实验创新精神,为解决水利工程中复杂材料力学问题打下坚实基础。
知识目标:掌握求解水利工程中力学问题的基本理论、基本原理和基本方法,学会分析水利工程中一维杆件的基本变形和组合变形及其应力和变形计算,会利用强度、刚度、稳定性条件经济而又合理设计水利工程中复杂杆系结构型式。
能力目标:培养材料力学建模思想,提高解决水利工程问题的计算能力;开展力学综合性实验设计研究,提高解决水利工程复杂力学问题的科学实验创新能力。
价值目标:通过水利工程中材料力学问题分析以及复杂力学问题求解,培养学生运用辩证唯物主义思想,形成提出问题、分析问题和解决问题的世界观和方法论,塑造学生踏实、务实、求实的职业操守以及不畏困难的进取精神
考核方式:期中测验+平时考核+实验考核+期末考试组成。
期中考试:在长江雨课堂上完成,主要对基本知识的考核。
平时成绩组成:由视频学习+作业成绩+签到+练习+讨论组成,其中在中国大学慕课堂完成签到、视频学习、练习、讨论等,在长江雨课堂上也要完成讨论与部分练习题。设置多道水利工程案例题,供学生讨论和练习,提升学生综合计算能力。
实验考核:完成8学时的基本实验和综合实验,考核学生解决问题的综合能力及培养学生科学研究思维。
期末考试方式:闭卷,110分钟,满分100分。2024年春季期末考试试卷开始设置一道综合分析题,考核学生学会运用辩证唯物主义思想,形成提出问题、分析问题和解决问题的世界观和方法论。
成绩评定:实验成绩10分、平时成绩30分、卷面成绩60分,计100分
第一章 绪论
1.1 材料力学的基本任务
1.2 材料力学的基本假设
第二章 轴向拉伸和压缩
2.1 轴向拉伸和压缩的概念
2.2 轴力及轴力图
2.3 拉(压)杆的应力
2.4 许用应力和强度条件
2.5 拉(压)杆的变形
2.6 材料的在拉伸和压缩时的力学性能
轴向拉伸和压缩
第三章 扭转
3.1 概述
3.2 扭矩和扭矩图
3.3 等直圆杆扭转时的应力
3.4 等直圆杆扭转时的变形
3.5 等直非圆杆的自由扭转
3.6 材料力学的特殊意义
扭转
附录 截面的几何性质
12.1 截面的静矩和形心位置
12.2 极惯性矩、惯性矩和惯性积
12.3 惯性矩与惯性积的平行移轴公式
12.4 惯性矩与惯性积的转轴公式
截面的几何性质
第四章 弯曲应力
4.1 梁的剪力和弯矩
4.2 梁横截面上的正应力
4.3 梁横截面上的切应力
弯曲应力
第五章 梁弯曲时的位移
5.1 梁的位移
5.2 梁的挠曲线近似微分方程及其积分
5.3 按叠加原理计算梁的挠度和转角
梁弯曲时的位移
第六章 简单的超静定问题
6.1 简单的超静定问题及其解法
6.2 温度应力与装配应力
6.3 扭转超静定问题
6.4 简单超静定梁
简单的超静定问题
第七章 应力状态和强度理论
7.1 平面应力状态的应力分析
7.2 应力与应变的关系
7.3 强度理论
应力状态和强度理论
第八章 组合变形
8.1 两相互垂直平面内的弯曲
8.2 拉伸(压缩)与弯曲
8.3 扭转与弯曲
8.4 连接件的实用计算法
组合变形
第九章 压杆稳定
9.1 压杆稳定的概念
9.2 细长中心受压直杆临界力的欧拉公式
9.3 不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式
9.4 欧拉公式的应用范围
压杆稳定
第十章 能量法
10.1 应变能
10.2 卡氏第二定理
10.3 用能量方法解超静定系统
能量法
第十一章 动荷载和交变应力
11.1 构件作等加速运动时的动应力计算
11.2 构件受冲击荷载作用时的动应力计算
动应力
理论力学或工程力学的静力学知识。高等数学知识。
(1)引入优质的中国大学慕课资源。MOOC资源为西南交通大学的《材料力学》(国家精品课程),其中线上视频与教材匹配、同步,学习效果好。每章附有自测题,期末考试题,是学生线上学习的重要资源。
(2)建设三期完整的SPOC课程。设置公告、评分标准、课件、测验和作业、考试、讨论区等6个板块,进行课前预习布置、课件上传、点名签到查询、学习过程时长统计、课后习题布置等。
(3)完善课程教学资源。每章融入课程思政点、加强水利工程案例教学,完成了《材料力学》I共9章课堂教学精细化制作PPT、28次课56学时150页的备课本、9章内容的习题库2套,为教学提供了良好基础。
(4)自编和出版学习教材。在现有的教材基础上,自编《材料力学的分析与研究》教材,供学生参考学习。
教学参考书:
(1)孙训方主编.《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册,(第五版),高等教育出版社
(2)单辉祖编著. 《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册. 北京:机械工业出版社,2002年
(3)范钦珊主编. 《材料力学》. 北京:清华大学出版社,2004年
(4)金保森、卢智先编著. 《材料力学试验》. 北京:机械工业出版社,2003年
(5)顾志荣、吴永生编著. 《材料力学学习方法及解题指导》. 上海:同济大学出版社,2001年
(6)刘鸿文 吕荣坤编. 材料力学实验. 北京:高等教育出版社,2004年
(7)刘鸿文主编. 《材料力学》Ⅰ、Ⅱ册,第五版. 北京:高等教育出版社
结合材料力学课程特点,教学改革要解决的重点问题
(1)力学课程难学、难理解带来学习主动性不足的问题。多年来,学生对力学课程有恐惧感,心里有畏难情绪,力学理论枯燥、公式多、计算复杂,影响了学生学习的主动性,学习效果一般较差。
(2)力学建模意识不强带来力学理论与水利工程实践脱节问题。结合水利工程案例,有意加强建模意识的培养,更好满足专业认证对水利人才培养的要求。
(3)严谨而又传统的力学思维教育与人文价值素养教育融合不够的问题。新时代对人才培养提出新的要求,传统的思维要进行革新,把人文素质教育融入力学教学中,使教学更丰富、更丰厚。