揭示材料力学的奥秘
揭示材料力学的奥秘
少于1000 人选课
更新日期:2025/06/06
开课平台智慧树
开课高校山东农业工程学院
开课教师孟维云闫新生王建祥秦磊
学科专业工学机械类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
建于1056年的山西应县木塔,塔高65.86米,距今已有近千年历史,是什么原理让这座历经近千年风雨侵蚀和多次地震、炮击重创的木塔仍巍然耸立?用现代力学的观点,我们能否从中找到合理的解释?20世纪产生的诸多高新技术,宏伟如高层建筑、大跨度悬索桥、海洋平台,细微至精密仪器、机器人等无一不是在力学的指导下得以实现。走进揭秘材料力学的奥秘这门课,让我们一起探寻其中的奥秘吧!
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
材料力学概述
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材料力学的研究内容和基本假设
秦磊
弹性杆件的外力与内力,应力与应变
秦磊
应力与应变关系、受力与变形的基本形式
秦磊
外力、内力与应力
王建祥
位移与形变
王建祥
内力与内力图
内力与内力分量、轴力图
秦磊
扭转的内力
孟维云
弯曲内力方程及内力图
孟维云
剪力、弯矩与载荷集度之间的关系
孟维云
简易作图法及其应用
孟维云
平面钢架和曲杆的内力图
孟维云
轴向拉伸与压缩
拉压杆件的应力及变形
秦磊
材料拉伸(压缩)时的力学性能
秦磊
拉压杆件的强度计算
孟维云
连接件的剪切和挤压强度工程计算
工程中的剪切问题
秦磊
剪切和挤压的实用计算
秦磊
铆接件的强度失效形式及相应的强度计算方法
秦磊
圆轴扭转
工程中的扭转问题
孟维云
薄壁圆筒的扭转
秦磊
纯剪切
孟维云
圆轴扭转的应力
秦磊
扭转强度条件
秦磊
圆轴扭转时的变形
孟维云
圆轴扭转时的强度和刚度计算
秦磊
圆柱形密圈螺旋弹簧的应力与变形
孟维云
非圆截面杆的扭转
孟维云
弯曲强度
工程中的弯曲问题
孟维云
工程中的弯曲构件及与应力分析有关的截面
秦磊
惯性矩、惯性积以及惯性半径
秦磊
平行移轴公式、转轴公式
孟维云
纯弯曲时梁横截面上的正应力
秦磊
弯曲切应力
孟维云
弯曲梁的强度条件
孟维云
提高梁强度的措施
孟维云
弯曲刚度
弯曲变形及挠曲线微分方程
秦磊
弯曲变形的叠加法及简单的超静定梁
秦磊
弯曲刚度、提高弯曲刚度的措施
秦磊
应力状态与强度理论
应力状态概述
闫新生
平面应力状态分析的解析法
闫新生
主平面与主应力 最大切应力
闫新生
一般应力状态下的应力应变关系
秦磊
一般应力状态下的强度条件,薄壁容器强度设计简述
秦磊
组合受力与变形杆件的强度计算
斜弯曲
闫新生
拉(压)与弯曲组合变形的强度计算
闫新生
偏心拉(压)
闫新生
弯曲与扭转组合变形
闫新生
压杆的稳定性问题
压杆稳定的基本概念
闫新生
三种类型的压杆
秦磊
细长压杆的临界压力
闫新生
欧拉公式的适用范围 临界应力总图
闫新生
压杆的稳定性计算
孟维云
提高压杆承载能力的主要途径
孟维云
材料力学中的能量法
能量法基本概念
秦磊
互等定理
秦磊
虚位移原理和内力虚功
孟维云
莫尔方法
孟维云
简单的超静定系统
超静定系统的基本概念
秦磊
力法及其正则方程
孟维云
对称性与反对称性在求解超静定问题中的应用
孟维云
动载荷与疲劳强度概述
等加速直线运动时构件上的惯性力和动应力
孟维云
旋转构件的受力分析与动应力计算
孟维云
冲击载荷与冲击应力的计算
孟维云
疲劳强度概述
孟维云
疲劳极限与应力-寿命曲线
孟维云
  • 第一章材料力学概述

    本章主要介绍材料力学的研究内容、基本概念以及基本的研究方法等。

  • 1.1材料力学的研究内容和基本假设

    材料力学的研究内容、基本任务和三个基本假设(均匀连续性假设、各向同性假设、小变形假设)。

  • 1.2弹性杆件的外力与内力,应力与应变

    弹性杆件的内力与外力的概念,变形的基本概念及特点,正应力与切应力以及正应变与切应变的概念。

  • 1.3应力与应变关系、受力与变形的基本形式

    应力与应变的关系,主要包括胡克定律、剪切胡克定律和广义胡克定律;材料力学研究的杆件的受力与变形的基本形式简介,主要包括拉压、剪切、弯曲、扭转和组合变形等。

  • 1.4外力、内力与应力

    外力的概念及其分类;内力的概念及如何用截面法求解外力;应力的概念及计算;

  • 1.5位移与形变

    材料力学中变形、位移、应变(线应变和角应变)的概念;杆件变形的基本形式;

  • 第二章内力与内力图

    本章主要介绍各种内力(包括轴力、扭矩、弯曲内力等)的概念、计算方法、符号判定规则和各种内力图的绘制,以及平面刚架和曲杆的内力图的绘制方法。

  • 2.1内力与内力分量、轴力图

    内力与内力分量的概念及其符号判定方法;如何用截面法确定截面上的内力;轴力图的概念及绘制方法;

  • 2.2扭转的内力

    外力偶矩的计算;用截面法求扭矩及其符号判定,绘制扭矩图;

  • 2.3弯曲内力方程及内力图

    弯曲变形横截面上的内力——剪力和弯矩的概念、符号判定方法以及如何用截面法求解,绘制剪力图和弯矩图;

  • 2.4剪力、弯矩与载荷集度之间的关系

    剪力与载荷集度间微分关系;弯矩与载荷集度间微分关系;剪力、弯矩与集中力偶关系;常见荷载下弯曲内力图典型特征。

  • 2.5简易作图法及其应用

    介绍简易作图法的步骤、弯曲内力图的叠加法以及对称性与反对称性在其中的应用

  • 2.6平面钢架和曲杆的内力图

    平面钢架的概念及其内力的求解、内力图的绘制方法;平面曲杆的内力的求解及内力图的绘制方法。

  • 第三章轴向拉伸与压缩

    本章主要介绍杆件承受轴向拉伸和压缩时应力和变形的基本问题,包括内力、应力、变形以及材料在拉伸和压缩时的力学性能。

  • 3.1拉压杆件的应力及变形

    轴向拉压杆件横截面上的应力分布,应力以及最大正应力的计算公式;拉压杆件任意斜截面上的应力的确定及斜截面上最大应力值的确定;拉压杆件的变形特点,纵向线应变和横向线应变的计算及两者之间的关系;胡克定律。

  • 3.2材料拉伸(压缩)时的力学性能

    拉伸试验的方法;塑性材料拉伸时的力学性能(应力与应变图、伸长率与断面收缩率、卸载定律与冷作硬化等);铸铁拉伸时的力学性能;压缩试验方法以及塑性材料和铸铁的压缩时的力学性能;

  • 3.3拉压杆件的强度计算

    拉伸杆件的强度条件以及强度条件的应用(解决三类问题)。

  • 第四章连接件的剪切和挤压强度工程计算

    本章主要介绍工程中常见的螺栓、销钉和铆钉的剪切挤压假定计算。

  • 4.1工程中的剪切问题

    工程中常见的剪切问题实例,以及其受力与变形的特点;工程中常见的剪切破坏的基本形式。

  • 4.2剪切和挤压的实用计算

    剪切力、切应力的计算以及剪切强度条件的建立;挤压力、挤压应力的计算以及其强度条件的建立和应用。

  • 4.3铆接件的强度失效形式及相应的强度计算方法

    铆接件的四种失效形式及相应的强度计算的方法。

  • 第五章圆轴扭转

    本章主要介绍圆轴扭转时应力变形分析以及强度计算和刚度计算;

  • 5.1工程中的扭转问题

    工程中常见的扭转问题实例,扭转杆件的受力与变形特点。

  • 5.2薄壁圆筒的扭转

    以薄壁圆筒的扭转为例,介绍其扭转变形的特点及扭转应力的分布和计算方法。

  • 5.3纯剪切

    纯剪切的概念及特点以及应力分布和计算;切应力互等定理;剪切胡克定律;

  • 5.4圆轴扭转的应力

    从变形几何、物理关系和静力学关系三方面介绍等直圆杆横截面上的应力分布及计算公式;单元体的概念;斜截面上的应力分布和计算公式。

  • 5.5扭转强度条件

    扭转的强度条件及典型例题。

  • 5.6圆轴扭转时的变形

    圆轴扭转的变形——扭转角的基本知识;扭转刚度条件;简单的扭转超静定问题的基本解法。

  • 5.7圆轴扭转时的强度和刚度计算

    圆轴扭转的实验与破坏现象;总结扭转强度和扭转刚度的计算。

  • 5.8圆柱形密圈螺旋弹簧的应力与变形

    圆柱形密圈螺旋弹簧的应力与变形分析计算

  • 5.9非圆截面杆的扭转

    主要介绍矩形截面杆的扭转应力分布。

  • 第六章弯曲强度

    本章主要介绍与应力分析有关的截面图形的几何性质,以及梁的弯曲强度计算;

  • 6.1工程中的弯曲问题

    由工程中的弯曲问题实例介绍弯曲受力与变形的特点;对称弯曲的概念以及梁力学模型的简化方法。

  • 6.2工程中的弯曲构件及与应力分析有关的截面

    工程中常见的弯曲构件,弯曲变形与平面弯曲的概念;与应力分析有关的截面图形的几何性质——静矩和形心的概念,以及组合图形的静矩和形心;

  • 6.3惯性矩、惯性积以及惯性半径

    与应力分析有关的截面图形的几何性质——惯性矩、惯性积和惯性半径的概念、性质以及计算公式;

  • 6.4平行移轴公式、转轴公式

    惯性矩和惯性积的平行移轴公式和转轴公式

  • 6.5纯弯曲时梁横截面上的正应力

    平面弯曲和纯弯曲的概念;从几何关系、物理关系和静力学方程三方面分析平面弯曲时梁横截面上的正应力。

  • 6.6弯曲切应力

    矩形截面梁、工字形截面梁、圆截面梁以及盒形薄壁梁横截面上的切应力的分布和计算公式;

  • 6.7弯曲梁的强度条件

    弯曲梁的正应力强度条件和应用;切应力强度条件和应用;

  • 6.8提高梁强度的措施

    从梁正应力强度条件入手分析并提出提高梁强度的具体措施。

  • 第七章弯曲刚度

    本章主要在分析变形与位移关系的基础上,建立确定梁位移的小挠度微分方程及其积分的概念,重点介绍工程中应用的叠加法以及梁的刚度条件。

  • 7.1弯曲变形及挠曲线微分方程

    弯曲变形——挠度与转角的概念以及两者之间的关系;小挠度微分方程的推导以及如何利用积分法求解弯曲变形。

  • 7.2弯曲变形的叠加法及简单的超静定梁

    用叠加法求解复杂弯曲变形的挠度和转角;求解简单的超静定梁的解题方法与步骤;

  • 7.3弯曲刚度、提高弯曲刚度的措施

    弯曲刚度条件的建立以及提高弯曲刚度的主要措施。

  • 第八章应力状态与强度理论

    本章主要介绍应力状态的基本概念,并在此基础上建立复杂受力时的强度条件;

  • 8.1应力状态概述

    应力状态的概念和应力状态的描述。

  • 8.2平面应力状态分析的解析法

    如何用解析法分析斜截面上的应力

  • 8.3主平面与主应力 最大切应力

    主平面与主应力的概念;切应力的极值及其所在的平面。

  • 8.4一般应力状态下的应力应变关系

    一般应力状态下的应力与应变的关系——广义胡克定律;一般应力状态下应变能以及应变能密度的概念和计算公式。

  • 8.5一般应力状态下的强度条件,薄壁容器强度设计简述

    四种强度理论;薄壁容器应力分析以及应用第三强度理论建立其强度条件;

  • 第九章组合受力与变形杆件的强度计算

    本章主要介绍斜弯曲、拉压与弯曲组合、弯曲与扭转组合时的强度问题。

  • 9.1斜弯曲

    斜弯曲的概念,外力分析、内力分析、应力分析及其强度条件

  • 9.2拉(压)与弯曲组合变形的强度计算

    拉伸或压缩与弯曲组合变形的外力、内力、应力分析及其强度计算

  • 9.3偏心拉(压)

    偏心拉伸与偏心压缩载荷的简化和内力计算、应力计算及其强度条件。

  • 9.4弯曲与扭转组合变形

    弯曲与扭转组合变形的外力、内力、应力分析及其强度计算

  • 第十章压杆的稳定性问题

    本章主要介绍关于弹性体平衡状态稳定性的基本概念,不同刚性支承条件下弹性压杆的临界力以及压杆的稳定设计方法——安全因数法。

  • 10.1压杆稳定的基本概念

    压杆稳定的概念;稳定平衡与不稳定平衡的概念;临界力的概念;

  • 10.2三种类型的压杆

    细长杆、中长杆和粗短杆这三种类型的压杆的定义和特点;

  • 10.3细长压杆的临界压力

    由两端铰支的细长压杆的临界载荷的计算引出临界载荷的通用公式-欧拉公式。

  • 10.4欧拉公式的适用范围 临界应力总图

    压杆的临界应力;欧拉公式的应用范围以及经验公式;临界应力总图;

  • 10.5压杆的稳定性计算

    安全因数法建立压杆的稳定安全条件以及压杆的稳定性计算的典型例题;

  • 10.6提高压杆承载能力的主要途径

    分析影响压杆承载能力的主要因素;提高压杆承载能力的几个主要途径;总结稳定性计算中需要注意的几个重要问题;

  • 第十一章材料力学中的能量法

    本章主要介绍功和能的基本概念、互等定理,并用虚位移原理导出莫尔积分。

  • 11.1能量法基本概念

    外力功的概念;弹性应变能的概念以及轴向拉压杆、圆轴扭转、对称弯曲梁和组合变形杆的弹性应变能。

  • 11.2互等定理

    能量法的互等定理,包括功的互等定理和位移互等定理。

  • 11.3虚位移原理和内力虚功

    刚体与变形固体的虚位移原理以及各种受力形式下的内力虚功;

  • 11.4莫尔方法

    单位载荷法和莫尔积分法。

  • 第十二章简单的超静定系统

    本章主要介绍一般超静定系统的基本概念和求解方法,以及工程中常用的力法及其正则方程。

  • 12.1超静定系统的基本概念

    超静定系统的概念、超静定结构的类型;静定基本系统、相当系统与变形协调条件等基本概念;

  • 12.2力法及其正则方程

    用力法求解超静定问题的基本思路和步骤;n次静不定系统的正则方程;

  • 12.3对称性与反对称性在求解超静定问题中的应用

    利用对称性与反对称性简化求解超静定问题的方法;

  • 第十三章动载荷与疲劳强度概述

    本章主要介绍动载荷的基本概念以及用能量守恒定理分析两类动载荷和动应力,然后介绍疲劳失效的概念和特征,以及影响疲劳强度的主要因素。

  • 13.1等加速直线运动时构件上的惯性力和动应力

    动载荷的基本概念;用动静法求解等加速度直线运动时构件上的动应力的计算方法;

  • 13.2旋转构件的受力分析与动应力计算

    旋转构件的受力分析与动应力计算方法;

  • 13.3冲击载荷与冲击应力的计算

    冲击载荷的基本概念和基本假设介绍;用能量法求解两种简单冲击问题的方法

  • 13.4疲劳强度概述

    与交变应力有关的名词和术语介绍;疲劳失效的特征;

  • 13.5疲劳极限与应力-寿命曲线

    疲劳极限的概念;应力-寿命曲线以及影响疲劳寿命的因素;

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 材料力学概述

    1.1 材料力学的研究内容和基本假设

    1.2 弹性杆件的外力与内力,应力与应变

    1.3 应力与应变关系、受力与变形的基本形式

    1.4 外力、内力与应力

    1.5 位移与形变

    视频数5
  • 第二章  作业测试
    第二章 内力与内力图

    2.1 内力与内力分量、轴力图

    2.2 扭转的内力

    2.3 弯曲内力方程及内力图

    2.4 剪力、弯矩与载荷集度之间的关系

    2.5 简易作图法及其应用

    2.6 平面钢架和曲杆的内力图

    视频数6
  • 第三章  作业测试
    第三章 轴向拉伸与压缩

    3.1 拉压杆件的应力及变形

    3.2 材料拉伸(压缩)时的力学性能

    3.3 拉压杆件的强度计算

    视频数3
  • 第四章  作业测试
    第四章 连接件的剪切和挤压强度工程计算

    4.1 工程中的剪切问题

    4.2 剪切和挤压的实用计算

    4.3 铆接件的强度失效形式及相应的强度计算方法

    视频数3
  • 第五章  作业测试
    第五章 圆轴扭转

    5.1 工程中的扭转问题

    5.2 薄壁圆筒的扭转

    5.3 纯剪切

    5.4 圆轴扭转的应力

    5.5 扭转强度条件

    5.6 圆轴扭转时的变形

    5.7 圆轴扭转时的强度和刚度计算

    5.8 圆柱形密圈螺旋弹簧的应力与变形

    5.9 非圆截面杆的扭转

    视频数9
  • 第六章  作业测试
    第六章 弯曲强度

    6.1 工程中的弯曲问题

    6.2 工程中的弯曲构件及与应力分析有关的截面

    6.3 惯性矩、惯性积以及惯性半径

    6.4 平行移轴公式、转轴公式

    6.5 纯弯曲时梁横截面上的正应力

    6.6 弯曲切应力

    6.7 弯曲梁的强度条件

    6.8 提高梁强度的措施

    视频数8
  • 第七章  作业测试
    第七章 弯曲刚度

    7.1 弯曲变形及挠曲线微分方程

    7.2 弯曲变形的叠加法及简单的超静定梁

    7.3 弯曲刚度、提高弯曲刚度的措施

    视频数3
  • 第八章  作业测试
    第八章 应力状态与强度理论

    8.1 应力状态概述

    8.2 平面应力状态分析的解析法

    8.3 主平面与主应力 最大切应力

    8.4 一般应力状态下的应力应变关系

    8.5 一般应力状态下的强度条件,薄壁容器强度设计简述

    视频数5
  • 第九章  作业测试
    第九章 组合受力与变形杆件的强度计算

    9.1 斜弯曲

    9.2 拉(压)与弯曲组合变形的强度计算

    9.3 偏心拉(压)

    9.4 弯曲与扭转组合变形

    视频数4
  • 第十章  作业测试
    第十章 压杆的稳定性问题

    10.1 压杆稳定的基本概念

    10.2 三种类型的压杆

    10.3 细长压杆的临界压力

    10.4 欧拉公式的适用范围 临界应力总图

    10.5 压杆的稳定性计算

    10.6 提高压杆承载能力的主要途径

    视频数6
  • 第十一章  作业测试
    第十一章 材料力学中的能量法

    11.1 能量法基本概念

    11.2 互等定理

    11.3 虚位移原理和内力虚功

    11.4 莫尔方法

    视频数4
  • 第十二章  作业测试
    第十二章 简单的超静定系统

    12.1 超静定系统的基本概念

    12.2 力法及其正则方程

    12.3 对称性与反对称性在求解超静定问题中的应用

    视频数3
  • 第十三章  作业测试
    第十三章 动载荷与疲劳强度概述

    13.1 等加速直线运动时构件上的惯性力和动应力

    13.2 旋转构件的受力分析与动应力计算

    13.3 冲击载荷与冲击应力的计算

    13.4 疲劳强度概述

    13.5 疲劳极限与应力-寿命曲线

    视频数5
  • 期末考试