羅錦潔
(重慶三峽學院機械學院,重慶 400000)
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《材料力學》課程教學要求初探
羅錦潔
(重慶三峽學院機械學院,重慶 400000)
摘要:材料力學作為高等工科學校一門重要的專業(yè)技術基礎課,與我們實際的生產(chǎn)活動緊密相關,本文從材料力學任務要求、學習的目的,對課程的主要內(nèi)容的掌握,課程實驗教學對材料力學課程教學要求進行初步探索。
關鍵詞:材料力學;教學;實驗;探索
材料力學是研究構件在外力作用下產(chǎn)生的應變、應力、強度、剛度、穩(wěn)定和導致各種材料破壞的極限,材料力學是高等工科學校一門很重要的專業(yè)技術基礎課,它與機械、土建、交通水利等工程密切相關,在基礎課與專業(yè)課之間起著橋梁作用。
無論是日常生活中的桿件,還是機械中常見的桿件,只要它們受力,就存在變形和斷裂的問題。研究單根桿件的變形或斷裂問題,考察如何設計桿件當受力時不會發(fā)生過大的變形、失穩(wěn)、破壞,用盡可能少的材料來滿足要求,這就是材料力學的任務,學習材料力學知識,可以培養(yǎng)學生對工程設計中構件的承載能力具有明確的基本概念、必要的基礎知識,熟練的計算能力和初步的實驗分析能力[1]。了解新的科研成果、新技術,初步掌握現(xiàn)代計算技術及試驗技術,研究的內(nèi)容包括構件的強度、剛度及穩(wěn)定性問題,實驗分析構件所用材料的力學性質(zhì),為構件的設計提供理論基礎和計算方法。培養(yǎng)學生具有一定的計算能力、理論分析和實驗分析能力,為學生學習后續(xù)課程和工程技術提供必要的力學基礎,加強學生的抽象思維能力和科學的世界觀,培養(yǎng)學生的工程觀點和解決問題的能力。
材料力學的任務要求,首先應該樹立正確的設計思想,理論聯(lián)系實際,解決好經(jīng)濟與安全的矛盾,具備創(chuàng)新精神;全面系統(tǒng)地了解構件的受力變形、破壞的規(guī)律;掌握有關構件設計計算的基本概念、基本理論、基本方法及其在工程中的應用;將一般構件抽象成力學簡圖,進行外力分析、內(nèi)力分析、應力分析、應變分析、應力應變分析;掌握測定材料力學性能的原理和方法,具有進行實驗研究的初步能力;在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的前提下,以最經(jīng)濟的代價,為構件選擇合適的材料,設計合理的截面形狀和尺寸,為構件設計提供計算依據(jù);了解材料力學的新理論,新方法及發(fā)展趨向。
材料力學的主要內(nèi)容[2],(1)緒論內(nèi)容包括材料力學的任務和研究對象,變形固體的基本假設,內(nèi)力、截面法,應力的概念,線應變和剪應變,桿件變形的基本形式。(2)軸向拉伸和壓縮:基本概念和實例,截面法、軸力和軸力圖,直桿橫截面和斜截面上的應力,最大剪切應力,低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗及拉伸時材料的力學性質(zhì),低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗及壓縮時材料的力學性質(zhì),許用應力,強度條件,圣維南原理,軸向拉伸和壓縮時的變形,應變能、比能;應力集中的概念,簡單拉壓靜不定問題。(3)扭轉和剪切:扭轉的概念和實例,扭矩和扭矩圖,薄壁圓筒扭轉時的應力和變形,純剪切、剪切虎克定律、剪應力互等定理,圓軸扭轉時的應力和變形,強度和剛度條件,扭轉時的彈性應變能,密圈彈簧的應力和變形,非圓截面扭轉的概念,剪切的概念、實例,剪切、擠壓的實用計算。(4)彎曲強度與變形:平面彎曲的概念和實例,梁的計算簡圖、剪力、彎矩及其方程,剪力圖和彎矩圖,彎矩、剪力和分布載荷集度的關系及其應用,純彎曲時的正應力公式,彎曲正應力的強度計算,矩形截面梁和工字形截面梁的剪應力,彎曲剪應力的強度計算,提高彎曲強度的措施,彎曲中心的概念,梁的撓曲線及其近似微分方程,用積分法求梁的撓度和轉角,根據(jù)疊加法求梁的撓度和轉角,梁的剛度校核,提高彎曲剛度的措施,梁彎曲時的變形能。(5)應力狀態(tài)和強度理論:應力狀態(tài)、主應力和主平面的概念,平面應力狀態(tài)下的應力分析-解析法和圖解法,三向應力狀態(tài)基本概念,平面應力狀態(tài)下的應變分析,廣義虎克定律,強度理論的概念,材料破壞形式,四種常用強度理論、莫爾強度理論。(6)組合變形與強度計算:組合變形的概念和實例,斜彎曲時的應力和強度計算,拉伸(壓縮)與彎曲組合時的應力和強度計算,扭轉與彎曲組合時的應力和強度計算。(7)壓桿穩(wěn)定:彈性平衡穩(wěn)定性的概念,細長壓桿臨界力的歐拉公式,桿端不同約束的影響、長度系數(shù),壓桿的柔度,歐拉公式的適用范圍,經(jīng)驗公式、臨界應力總圖,壓桿的穩(wěn)定計算,提高壓桿穩(wěn)定性的措施。(8)動載荷與疲勞強度:虛功原理,單位力法,莫爾定理,計算莫爾積分的圖形互乘法,卡氏定理,互等定理,動靜法應用,能量法解沖擊問題,提高桿件抗沖擊能力的措施交變應力下材料的疲勞破壞,交變應力參數(shù),持久極限和影響因素,對稱循環(huán)的疲勞強度校核,疲勞限圖、非對稱循環(huán)的疲勞強度校核,提高構件疲勞強度的主要措施。
材料力學的基本實驗包括拉伸與壓縮實驗、扭轉實驗、純彎曲正應力測定、組合變形桿件主應力測定,提高性實驗包括沖擊試驗和疲勞試驗,要求會對一些材料的基本常用力學性能指標進行測定,對根據(jù)假設導出的理論公式加以驗證,實驗應力的初步分析,掌握所用儀器設備的操作規(guī)程及熟練使用儀器設備,進行數(shù)據(jù)采集及分析,根據(jù)理論知識與實驗應用實驗誤差的分析,觀察實驗過程中各種物理現(xiàn)象,實驗課是本課程的實踐環(huán)節(jié),其作用是通過這樣一組實踐教學環(huán)節(jié)的實施,加強對材料力學的工程概念,了解這門課程與工程實際的緊密關系,培養(yǎng)、鍛煉學生的創(chuàng)新思維和科研能力,大量與材料力學相關的產(chǎn)品和科研成果作為材料力學實驗實踐教學的內(nèi)容,通過參觀圖片實物、實驗演示以及學生自己觀察、分析和動手實踐達到實驗的目的。
參考文獻:
[1]羅劍平,董明會.材料力學課程教學方法改革探討[J].白城師范學院學報,2012.03.
[2]單輝祖.材料力學[M].北京:高等教育出版社,2009.
中圖分類號:G642.0
文獻標志碼:A
文章編號:1671-1602(2016)06-0220-01