人类历史有多久,力学的历史就有多久。“力”是人类对自然的省悟。我国第一位桥梁学家隋代李春设计了当今世界上现存最早、跨径最大、保存最完善的古代敞肩石拱桥-赵州桥。北宋李戒在《营造法式》中就曾提到“凡梁之大小,各随其广,分为三分,以二分为厚“。山西应县木塔结构卯榫结合,刚柔相济,耗能减震作用的设计,甚至超过现代建筑学的科技水平,与意大利比萨斜塔、巴黎埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔”。北京天坛祈年殿28根金丝楠木大柱造就了巧夺天工的梁柱结构。国家体育场鸟巢形态如同孕育生命的“巢”和摇篮,寄托着人类对未来的希望,节点复杂多变的杆系网状架构令人叹为观止。正是这些人类文明积累的成果催生和发展了材料力学。
材料力学是固体力学中具有入门性质的分支,是最基础的变形体力学。它将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件,定量的研究构件内部在各类变形形式下的力学规律,以便于选择适当的材料,确定恰当的形状尺寸,在保证能够承受预定的荷载的前提下设计出安全而经济的构件。课程具体内容包括杆件在轴向拉压、剪切、扭转、弯曲四个基本变形和组合变形下的外力、内力、应力、强度分析与设计、变形及刚度分析,压杆的稳定性分析与设计,专题内容包括薄壁截面直杆的自由扭转、动荷载与疲劳失效分析、弯曲的补充问题、能量原理与超静定问题,覆盖理工科高等院校长学时课程的教学内容。为加深对内容的理解,我们还专门录制了15个单元,共计460分钟的习题讲解。课程教学内容完全满足后续专业课程学习、从事专业工作、新项目研究、开发和继续学习的要求。此外,为适应数智化时代学习需求,课程开发了知识图谱和专属AI助教,搭建了AI工作台,方便学生利用人工智能技术开展个性化学习。
课程契合应用研究型人才培养定位,针对新质生产力需求下工程教育和新工科交叉型人才培养,拟定如下目标:
(1)知识目标:厘清内力、应力、应变等基本概念;阐明杆件强度、刚度、稳定性分析的基础理论和机测、电测的基本原理。
(2)能力目标:学会建立实际构件的力学模型,并对承载能力进行定性分析与定量计算;正确设计满足工程需求的构件;能够针对工程构件设计实验,并结合理论进行安全性分析;能够结合人工智能技术,提出复杂问题的解决方案。
(3)素质目标:养成良好的自主学习意识和数字化素养;具备创新意识和批判性思维;树立严谨务实的科学态度和精益求精的工匠精神;形成一定的学科视野和良好的专业观。
本课程适合于力学、机械设计制造及其自动化、机械电子工程、土木工程、车辆工程、材料成型与控制、过程装备与控制工程、采矿工程、水利水电工程、交通工程、工业工程、金属材料工程、城市地下空间等相关专业的高等院校本科生及工程技术人员。

