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材料力学(mechanics of materials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。一般是机械工程和土木工程以及相关专业的大学生必须修读的课程,学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。材料力学与理论力学、结构力学并称三大力学。材料力学的研究对象主要是棒状材料,如杆、梁、轴等。对于桁架结构的问题在结构力学中讨论,板壳结构的问题在弹性力学中讨论。 本课程的教学内容共分十三章。
第一章:绪论
主要内容:材料力学的任务和研究对象;变形固体的基本假设;截面法、内力、应力,变形和应变;杆件的基本变形形式。
重点、难点:截面法的应用、内力、应力及应变的概念,变形固体的基本假设。
第二章:拉伸、压缩与剪切
主要内容:轴向拉伸和压缩的概念及实例;轴向拉伸、压缩时横截面上的内力和应力;轴向拉伸、压缩时斜截面上的应力;材料拉伸时的力学性能;材料压缩时的力学性能;失效、安全系数和强度计算;轴向拉伸、压缩时的变形;拉伸和压缩的超静定问题;温度应力和装配应力;应力集中的概念;剪切与挤压的实用计算。
重点、难点:内力图的绘制,横截面上正应力的分布规律和计算公式,强度计算的三个方面,应用三关系法分析简单拉压超静定问题、温度应力、装配应力。剪切面、挤压面的确定和计算,剪切与挤压的强度计算;
第三章:扭转
主要内容:扭转的概念及实例,外力偶矩的计算,扭矩和扭矩图,纯剪切,圆轴扭转时的应力和变形,非圆截面杆的扭转。
重点、难点:剪应力互等定理,圆轴扭转时的横截面上应力的分布规律及计算公式;扭转的强度计算;扭转的变形(相对扭转角)计算及刚度条件的应用。
附录I:平面图形的几何性质
主要内容:静矩和形心;惯性矩和惯性半径;惯性积;平行移轴公式,转轴公式、主惯性轴。
重点、难点:静矩与形心的关系,常用截面惯性矩的计算,惯性矩平行移轴公式,主惯性轴的概念。
第四章:弯曲内力
主要内容:平面弯曲的概念和实例;梁的计算简图;剪力和弯矩;剪力方程和弯矩及其方程,剪力图和弯矩图;荷载集度、剪力和弯矩间的关系。
重点、难点:梁的内力方程,用微分法绘制剪力图和弯矩图。
第五章:弯曲应力
主要内容:纯弯曲的概念;纯弯曲时的正应力;横力弯曲时的正应力;弯曲切应力;提高弯曲度的措施。
重点、难点:弯曲正应力、切应力的分布规律和计算公式,危险点的位置,梁的弯曲强度计算。
第六章:弯曲变形
主要内容:梁的挠曲线及其近似微分方程;积分法和叠加法计算梁的变形;提高梁弯曲刚度的措施。
重点、难点:积分法求变形,边界条件及连续性条件,叠加法计算梁变形的技巧。
第七章:应力和应变分析 强度理论
主要内容:应力状态概述;提取一点的应力状态,二向应力状态和三向应力状态的实例;二向应力状态下的应力分析——解析法与图解法;三向应力状态分析;广义虎克定律及其应用;复杂应力状态的变形比能;强度理论的概述;四种常用强度理论。
重点、难点:提取一点的应力状态,二向应力状态分析的方法,广义虎克定律及其应用,古典强度理论的选取及应用。
第八章:组合变形
主要内容:组合变形的普遍情况,叠加原理,拉弯组合变形的强度计算,斜弯曲、弯曲与扭转组合变形的强度计算。
重点、难点:组合变形的分析步骤;矩形截面梁的斜弯曲、拉弯组合强度计算,确定中性轴的位置;传动轴的弯扭组合变形的应力与强度计算。
第九章:压杆稳定
主要内容:压杆稳定的概念与实例,两端铰支与其他支座条件下细长压杆的临界压力,欧拉公式的适用范围,经验公式,临界应力总图,压杆的稳定校核,提高压杆稳定性的措施。
重点、难点:临界应力总图、欧拉公式的适用范围,压杆的稳定校核,压杆稳定与强度、静不定问题的综合应用,系统的极限承载力。
第十一章:交变应力
主要内容:交变应力下材料的疲劳失效特点,交变应力的循环特征、应力幅、平均应力的概念,持久极限及其影响因素,提高构件疲劳强度的措施。
重点与难:交变应力的五个参数,构件的持久极限及其影响因素。
第十三章:能量方法
主要内容:能量方法概述;杆件变形能的计算;变形能的普遍表达式;功的互等和位移互等定理;单位载荷法、莫尔积分及其应用。
重点、难点:互等定理的应用、莫尔积分分析结构的变形。
第十四章:超静定结构
主要内容:超静定次数的判定,变形比较法求解超静定问题。
重点、难点:莫尔积分、变形比较法的具体应用。 |
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