《材料力学Ⅱ》 课程教学大纲 课程基本信息 总学时为学时数 ☑理论课（含上机、实验学时） 课程类型 总学时为周数 口实习口课程设计口毕业设计 课程编码 7009721 总学时64学分 4 课程名称 材料力学 课程英文名称Mechanics of Materials 适用专业 土木工程、城市地下空间工程、智能建造 (7030701)高等数学1(1)、(7016401)大学物理N(1),(7065721 先修课程 理论力学I 开课部门土木工程学院力学与地下工程系 二、 课程性质与目标 材料力学课程是土木工程、地下工程、智能建造等专业的必修课。同时也是 理论性较强的技术基础课，是所有力学课的基础课，在许多工程技术领域中有着 广泛的应用。通过材料力学课程的学习，可以培养学生掌握杆件的力学理论计算 和方法。它既为后继课程提供理论和基本方法，又在工程设计中起若重要的作用， 为构件的力学计算提供简便实用的方法，保证杆件能够正常工作，又能合理地使 用材料。学生通过材料力学课程的学习，可以运用力学理论和方法分析、解决工 程实际问题。 通过本课程的教学，使学生掌握强度、刚度和稳定性的概念和解题方法。掌 握拉伸、压缩、弯曲等基本变形形式下的内力、强度和刚度计算，了解实验现象 并掌握基本实验方法；掌握基本超静定计算、强度理论、应力状态分析、组合变 形计算及了解部分实验现象：掌握压杆稳定的基本概念和稳定性计算。激发学生 学习材料力学的兴趣，具备解决工程实际问题的能力。课程教学目标具体体现在 以下几个方面： 课程目标1：掌握拉伸、压缩、扭转、弯曲等基本变形形式下的内力、强度 和刚度计算，了解实验现象并掌握基本实验方法。通过课堂讲授、作业、课堂测 验、实验等环节，使学生掌握拉伸和压缩、扭转、弯曲等基本变形下的内力计算、 强度计算、刚度计算及综合计算，掌握拉伸、压缩及扭转等基本实验方法，了解 实验现象，具备进行材料力学强度、刚度分析求解的能力
1 《材料力学Ⅱ》 课程教学大纲 一、 课程基本信息 课程类型 总学时为学时数 理论课（含上机、实验学时） 总学时为周数 □实习 □课程设计 □毕业设计 课程编码 7009721 总学时 64 学分 4 课程名称 材料力学 课程英文名称 Mechanics of Materials 适用专业 土木工程、城市地下空间工程、智能建造 先修课程 (7030701)高等数学Ⅰ(1)、(7016401)大学物理Ⅳ(1)，（7065721） 理论力学Ⅰ 开课部门 土木工程学院力学与地下工程系 二、 课程性质与目标 材料力学课程是土木工程、地下工程、智能建造等专业的必修课。同时也是 理论性较强的技术基础课，是所有力学课的基础课，在许多工程技术领域中有着 广泛的应用。通过材料力学课程的学习，可以培养学生掌握杆件的力学理论计算 和方法。它既为后继课程提供理论和基本方法，又在工程设计中起着重要的作用， 为构件的力学计算提供简便实用的方法，保证杆件能够正常工作，又能合理地使 用材料。学生通过材料力学课程的学习，可以运用力学理论和方法分析、解决工 程实际问题。 通过本课程的教学，使学生掌握强度、刚度和稳定性的概念和解题方法。掌 握拉伸、压缩、弯曲等基本变形形式下的内力、强度和刚度计算，了解实验现象 并掌握基本实验方法；掌握基本超静定计算、强度理论、应力状态分析、组合变 形计算及了解部分实验现象；掌握压杆稳定的基本概念和稳定性计算。激发学生 学习材料力学的兴趣，具备解决工程实际问题的能力。课程教学目标具体体现在 以下几个方面： 课程目标 1：掌握拉伸、压缩、扭转、弯曲等基本变形形式下的内力、强度 和刚度计算，了解实验现象并掌握基本实验方法。通过课堂讲授、作业、课堂测 验、实验等环节，使学生掌握拉伸和压缩、扭转、弯曲等基本变形下的内力计算、 强度计算、刚度计算及综合计算，掌握拉伸、压缩及扭转等基本实验方法，了解 实验现象，具备进行材料力学强度、刚度分析求解的能力
课程目标2：掌握基本超静定计算、强度理论、应力状态分析、组合变形计 算及了解部分实验现象。通过课堂讲授、作业、课堂测验、实验等环节，使学生 掌握超静定问题的解决方法，四个强度理论、应力状态的基本概念，会运用解析 方法对平面应力状态进行求解主应力、最大切应力计算，掌握应力圆方法，了解 广义胡克定理及应用，掌握弯扭组合、拉弯组合（含偏心拉伸和弯曲）分析和计 算，了解斜弯曲及基本计算，掌握各种组合变形的普遍分析方法，使学生具有组 合分析的能力。 课程目标3：举握压杆稳定的基本概念和稳定性计算。通过课堂讲授、作业、 案例讨论等环节，使学生掌握压杆稳定及临界力、临界应力、柔度等基本概念 掌握压杆稳定的基本计算，使学生具有分析压杆组合结构稳定的能力。 课程思政目标：根据材料力学课程的基本理论和基本计算方法，考虑高等工 科学校的育人要求，发挥材料力学课程内容承载的工程理论功能，进一步优化学 生学习材料力学的体验，重视学生材料力学的学习效果，夯实学生的材料力学理 论基础，坚定学生的理想信念，厚植爱国主义情怀，通过材料力学课程丰富的工 程实例，加强品德修养，培育学生学习材料力学的科学精神、力学创新精神、工 程计算的工匠精神等。 三、 课程教学基本内容与要求 1.绪论及基本概念 材料力学的任务，材料力学发展概述，可变形固体的性质及其基本假设，材 料力学主要研究对象（杆件）的几何特征，杆件变形的基本形式。 了解：材料力学发展，材料力学的研究对象、任务和基本方法，可变形固体 的性质及基本假设。 掌握：材料力学主要研究对象（杆件）的几何特征。杆件变形基本形式 课后复习概念。课堂练习：提问相关概念。 2.轴向拉伸和压缩 轴向拉伸和压缩的概念，内力·截面法·轴力及轴力图，应力·拉（压）杆 内的应力，（压）杆的变形·胡克定律，拉（压）杆内的应变能，材料在拉伸和 压缩时的力学性能，强度条件·安全因数·许用应力，应力集中的概念，静强度 可靠性设计概念 了解：应力·拉（压）杆内的应力。应力、应变、单轴应力状态。圣维南原理。 拉（压）杆内的应变能。强度条件.安全因数。许用应力及其应用。应力集中、静 强度可靠性设计概念。 掌握：轴向拉（压）、内力·截面法·轴力及轴力图，拉（压）杆变形。材料 在拉伸和压缩时的力学性能。 2
2 课程目标 2：掌握基本超静定计算、强度理论、应力状态分析、组合变形计 算及了解部分实验现象。通过课堂讲授、作业、课堂测验、实验等环节，使学生 掌握超静定问题的解决方法，四个强度理论、应力状态的基本概念，会运用解析 方法对平面应力状态进行求解主应力、最大切应力计算，掌握应力圆方法，了解 广义胡克定理及应用，掌握弯扭组合、拉弯组合（含偏心拉伸和弯曲）分析和计 算，了解斜弯曲及基本计算，掌握各种组合变形的普遍分析方法，使学生具有组 合分析的能力。 课程目标 3：掌握压杆稳定的基本概念和稳定性计算。通过课堂讲授、作业、 案例讨论等环节，使学生掌握压杆稳定及临界力、临界应力、柔度等基本概念。 掌握压杆稳定的基本计算，使学生具有分析压杆组合结构稳定的能力。 课程思政目标：根据材料力学课程的基本理论和基本计算方法，考虑高等工 科学校的育人要求，发挥材料力学课程内容承载的工程理论功能，进一步优化学 生学习材料力学的体验，重视学生材料力学的学习效果，夯实学生的材料力学理 论基础，坚定学生的理想信念，厚植爱国主义情怀，通过材料力学课程丰富的工 程实例，加强品德修养，培育学生学习材料力学的科学精神、力学创新精神、工 程计算的工匠精神等。 三、 课程教学基本内容与要求 1.绪论及基本概念 材料力学的任务，材料力学发展概述，可变形固体的性质及其基本假设，材 料力学主要研究对象（杆件）的几何特征，杆件变形的基本形式。 了解：材料力学发展，材料力学的研究对象、任务和基本方法，可变形固体 的性质及基本假设。 掌握：材料力学主要研究对象(杆件)的几何特征。杆件变形基本形式。 课后复习概念。课堂练习：提问相关概念。 2.轴向拉伸和压缩 轴向拉伸和压缩的概念，内力·截面法·轴力及轴力图，应力·拉（压）杆 内的应力，（压）杆的变形·胡克定律，拉（压）杆内的应变能，材料在拉伸和 压缩时的力学性能，强度条件·安全因数·许用应力，应力集中的概念，静强度 可靠性设计概念。 了解：应力·拉(压)杆内的应力。应力、应变、单轴应力状态。圣维南原理。 拉(压)杆内的应变能。强度条件．安全因数。许用应力及其应用。应力集中、静 强度可靠性设计概念。 掌握：轴向拉（压）、内力·截面法·轴力及轴力图，拉(压)杆变形。材料 在拉伸和压缩时的力学性能
课堂练习：重点考查内力图及强度计算 3.扭转 概述，薄壁圆筒的扭转，传动轴的外力偶矩·扭矩及扭矩图，等直圆杆扭转 时的应力·强度条件，等直圆杆扭转时的变形·刚度条件，等直圆杆扭转时的应 变能，等直非圆杆自由扭转时的应力和变形，开口和闭口薄壁截面杆自由扭转时 的应力和变形。 了解：薄壁圆筒扭转，薄壁圆筒应力。杆件在扭转时力学性能。等直非圆杆 自由扭转时的应力和变形，开口和闭口薄壁截面杆自由扭转时的应力和变形。 掌握：传动轴外力偶矩，扭矩及扭矩图。等直圆杆扭转时的应力，强度条件， 等直圆杆扭转时的变形·刚度条件。等直圆杆扭转时的应变能。 课堂练习：重点考查扭矩图、扭转时的强度和刚度计算， 4.弯曲应力 对称弯曲的概念及梁的计算简图，梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图，平面 刚架和曲杆的内力图，梁横截面上的正应力·梁的正应力强度条件，梁横截面上 的切应力·梁的切应力强度条件，梁的合理设计。 了解：对称弯曲的概念及梁计算简图。平面刚架和曲杆内力图，梁横截面上 的切应力·梁的切应力强度条件，梁合理设计。 掌握：梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图，梁横截面上的正应力·梁的正应 力强度条件。 课堂练习：重点考查剪力图弯矩图、正应力强度计算。 5.梁弯曲时的位移 梁的位移一挠度及转角，梁的挠曲线近似微分方程及其积分，按叠加原理计 算梁的挠度和转角，奇异函数·梁挠曲线的初参数方程，梁的刚度校核·提高梁 的刚度的措施，梁内的弯曲应变能。 了解：梁位移挠度及转角，奇异函数·梁挠曲线初参数方程，梁弯曲应变能。 掌握：梁的挠曲线近似微分方程及其积分，按叠加原理计算梁的挠度和转角， 梁刚度校核，提高梁的刚度的措施。 课堂练习：重点考查积分法和叠加法计算。 6.简单的超静定问题 超静定问题及其解法，拉压超静定问题，扭转超静定问题，简单超静定梁。 了解：超静定问题及其解法。 掌握：拉压超静定问题，扭转超静定问题，简单超静定梁。 课堂练习：重点考查拉压、扭转和简单超静定梁的超静定解法。 7.应力状态和强度理论
3 课堂练习：重点考查内力图及强度计算。 3.扭转 概述，薄壁圆筒的扭转，传动轴的外力偶矩·扭矩及扭矩图，等直圆杆扭转 时的应力·强度条件，等直圆杆扭转时的变形·刚度条件，等直圆杆扭转时的应 变能，等直非圆杆自由扭转时的应力和变形，开口和闭口薄壁截面杆自由扭转时 的应力和变形。 了解：薄壁圆筒扭转，薄壁圆筒应力。杆件在扭转时力学性能。等直非圆杆 自由扭转时的应力和变形，开口和闭口薄壁截面杆自由扭转时的应力和变形。 掌握：传动轴外力偶矩．扭矩及扭矩图。等直圆杆扭转时的应力，强度条件， 等直圆杆扭转时的变形·刚度条件。等直圆杆扭转时的应变能。 课堂练习：重点考查扭矩图、扭转时的强度和刚度计算。 4.弯曲应力 对称弯曲的概念及梁的计算简图，梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图，平面 刚架和曲杆的内力图，梁横截面上的正应力·梁的正应力强度条件，梁横截面上 的切应力·梁的切应力强度条件，梁的合理设计。 了解：对称弯曲的概念及梁计算简图。平面刚架和曲杆内力图，梁横截面上 的切应力·梁的切应力强度条件，梁合理设计。 掌握：梁的剪力和弯矩·剪力图和弯矩图，梁横截面上的正应力·梁的正应 力强度条件。 课堂练习：重点考查剪力图弯矩图、正应力强度计算。 5.梁弯曲时的位移 梁的位移—挠度及转角，梁的挠曲线近似微分方程及其积分，按叠加原理计 算梁的挠度和转角，奇异函数·梁挠曲线的初参数方程，梁的刚度校核·提高梁 的刚度的措施，梁内的弯曲应变能。 了解：梁位移挠度及转角，奇异函数·梁挠曲线初参数方程，梁弯曲应变能。 掌握：梁的挠曲线近似微分方程及其积分，按叠加原理计算梁的挠度和转角， 梁刚度校核，提高梁的刚度的措施。 课堂练习：重点考查积分法和叠加法计算。 6.简单的超静定问题 超静定问题及其解法，拉压超静定问题，扭转超静定问题，简单超静定梁。 了解：超静定问题及其解法。 掌握：拉压超静定问题，扭转超静定问题，简单超静定梁。 课堂练习：重点考查拉压、扭转和简单超静定梁的超静定解法。 7.应力状态和强度理论
概述，平面应力状态的应力分析·主应力，空间应力状态的概念，应力与应 变间的关系，空间应力状态下的应变能密度，强度理论及其相当应力，莫尔强度 理论及其相当应力，各种强度理论的应用。 了解：平面应力状态的应力分析，空间应力状态的概念，空间应力状态下的 应变能密度，莫尔强度理论及其相当应力。 掌握：主应力，应力与应变间的关系，强度理论及其相当应力，各种强度理 论的应用。 课堂练习：重点考查解析法应力状态分析和四个强度理论。 8组合变形及连接部分的计算 概述，两相互垂直平面内的弯曲，拉伸（压缩）与弯曲，扭转与弯曲，连接 件的实用计算法，铆钉连接的计算，榫齿连接。 了解：两相互垂直平面内的弯曲，拉伸（压缩）与弯曲，连接件的实用计算法， 铆钉连接的计算，榫齿连接。 草握：拉伸（压缩）与弯曲，扭转与弯曲 课堂练习：重点考查拉伸（压缩）与弯曲，扭转与弯曲组合变形计算。 9.压杆稳定 压杆稳定性的概念，细长中心受压直杆临界力的欧拉公式，不同杆端约束下 细长压杆临界力的欧拉公式·压杆的长度因数，欧拉公式的应用范围·临界应力 总图，实际压杆的稳定因数，压杆的稳定计算·压杆的合理截面。 了解：压杆稳定性的概念，压杆合理截面。 掌握：细长中心受压直杆临界力的欧拉公式，不同杆端约束下细长压杆临界 力的欧拉公式。压杆的长度因数，欧拉公式的应用范围。临界应力总图，实际压 杆的稳定因数，压杆的稳定计算。 课堂练习：重点考查压杆稳定计算， 10.附录1截面的几何性质 截面的静矩和形心位置，极惯性矩·惯性矩·惯性积，惯性矩和惯性积的平 行移轴公式·组合截面的惯性矩和惯性积，惯性矩和惯性积的转轴公式·截面的 主惯性轴和主惯性矩，计算惯性矩的近似方法。 了解：截面的静矩和形心位置，惯性矩和惯性积的转轴公式。截面的主惯性 轴和主惯性矩，计算惯性矩的近似方法。 掌握：极惯性矩.惯性矩.惯性积，惯性矩和惯性积的平行移轴公式。组合 截面的惯性矩和惯性积。 课堂练习：重点考查惯性矩计算， 四、课程学时分配
4 概述，平面应力状态的应力分析·主应力，空间应力状态的概念，应力与应 变间的关系，空间应力状态下的应变能密度，强度理论及其相当应力，莫尔强度 理论及其相当应力，各种强度理论的应用。 了解：平面应力状态的应力分析，空间应力状态的概念，空间应力状态下的 应变能密度，莫尔强度理论及其相当应力。 掌握：主应力，应力与应变间的关系，强度理论及其相当应力，各种强度理 论的应用。 课堂练习：重点考查解析法应力状态分析和四个强度理论。 8.组合变形及连接部分的计算 概述，两相互垂直平面内的弯曲，拉伸（压缩）与弯曲，扭转与弯曲，连接 件的实用计算法，铆钉连接的计算，榫齿连接。 了解：两相互垂直平面内的弯曲，拉伸(压缩)与弯曲，连接件的实用计算法， 铆钉连接的计算，榫齿连接。 掌握：拉伸(压缩)与弯曲，扭转与弯曲。 课堂练习：重点考查拉伸(压缩)与弯曲，扭转与弯曲组合变形计算。 9.压杆稳定 压杆稳定性的概念，细长中心受压直杆临界力的欧拉公式，不同杆端约束下 细长压杆临界力的欧拉公式·压杆的长度因数，欧拉公式的应用范围·临界应力 总图，实际压杆的稳定因数，压杆的稳定计算·压杆的合理截面。 了解：压杆稳定性的概念，压杆合理截面。 掌握：细长中心受压直杆临界力的欧拉公式，不同杆端约束下细长压杆临界 力的欧拉公式。压杆的长度因数，欧拉公式的应用范围。临界应力总图，实际压 杆的稳定因数，压杆的稳定计算。 课堂练习：重点考查压杆稳定计算。 10.附录Ⅰ截面的几何性质 截面的静矩和形心位置，极惯性矩·惯性矩·惯性积，惯性矩和惯性积的平 行移轴公式·组合截面的惯性矩和惯性积，惯性矩和惯性积的转轴公式·截面的 主惯性轴和主惯性矩，计算惯性矩的近似方法。 了解：截面的静矩和形心位置，惯性矩和惯性积的转轴公式。截面的主惯性 轴和主惯性矩，计算惯性矩的近似方法。 掌握：极惯性矩．惯性矩．惯性积，惯性矩和惯性积的平行移轴公式。组合 截面的惯性矩和惯性积。 课堂练习：重点考查惯性矩计算。 四、 课程学时分配
教学内容 讲授 实验 上机 课内学时课外 小计 学时 1.绪论及基本概念 2 2 2.轴向拉伸和压缩 6 3.扭转 4 4.弯曲应力 10 2 5.梁弯曲时的位移 6 6 6.简单的超静定问题 8 8 7.应力状态和强度理论 8 8.组合变形及连接部分 的计算 9.压杆稳定 4 10.附录1截面的几何 性质 2 合 计 58 五、 实践性教学内容的安排与要求 本课程有三个实验：1)拉伸实验与压缩实验，2)扭转实验，3)纯弯曲梁 弯曲正应力分布规律实验。 初步了解材料的主要力学性能指标和测定，掌握测试方法及机器的操作。实 验在力学实验室完成，使用万能试验机及扭转试验机完成实验内容。具体机器操 作、实验规范和要求、实验目的等在实验大纲列出。 六、教学设计与教学组织 探索和改进课堂教学方法，融合启发式、讨论式、案例式、任务驱动式等教 学，突出对学生工程应用能力和创新意识的培养。具体教学方式： 1)课堂讲授为主，答疑辅导为辅。讲授采用多媒体教学，注重结合工程实 际案例讨论教学。对于简单内容，采用自学与授课结合方法，课堂上提纲挈领讲 解思考问题脉络，使学生能够领会到方法实质：对于难以理解内容，结合视频
5 教学内容 讲授 实验 上机 课内学时 小计 课外 学时 1. 绪论及基本概念 2 2 2.轴向拉伸和压缩 62 8 3.扭转 42 6 4.弯曲应力 10 2 12 5.梁弯曲时的位移 6 6 6.简单的超静定问题 8 8 7.应力状态和强度理论 8 8 8.组合变形及连接部分 的计算 8 8 9.压杆稳定 4 4 10.附录Ⅰ 截面的几何 性质 2 2 合 计 58 6 64 五、 实践性教学内容的安排与要求 本课程有三个实验：1）拉伸实验与压缩实验，2）扭转实验，3）纯弯曲梁 弯曲正应力分布规律实验。 初步了解材料的主要力学性能指标和测定，掌握测试方法及机器的操作。实 验在力学实验室完成，使用万能试验机及扭转试验机完成实验内容。具体机器操 作、实验规范和要求、实验目的等在实验大纲列出。 六、 教学设计与教学组织 探索和改进课堂教学方法，融合启发式、讨论式、案例式、任务驱动式等教 学，突出对学生工程应用能力和创新意识的培养。具体教学方式： 1）课堂讲授为主，答疑辅导为辅。讲授采用多媒体教学，注重结合工程实 际案例讨论教学。对于简单内容，采用自学与授课结合方法，课堂上提纲挈领讲 解思考问题脉络，使学生能够领会到方法实质；对于难以理解内容，结合视频