西安交通大学：《材料力学》课程教学资源（教学大纲）Mechanics of Materials

课程中文名称：材料力学 课程学分：4/3.5 字时：8 适用专业：机械工程及自动化、能源动力系统及自动化、过程装备与控制工程、工程力学、工程与结构分 析、 土木工程、飞行器设计与工程、材料科学与工程、核工程与核技术、管理科学与工程类等专业 先修课程： 天学性代数、大学物理理论方 1学 教材及买验指导书：《材料力学实验》，侯德门、赵经、殷民、丁春华、黄莺编著，西安交通大学出版社， 一、实验课程简介 材料力学实验包括以下两方面内容： 二、实验课性质、目的和任务 性质：课程内实验。 目的：训练学生实际动手能力，培养学生科学实验素养，增强学生自主创新意识 实际年务力学实教学环节，提高学生行料学实和所完尚能力为以后进行科学研、解工 三、实验课教学基本要求 L.掌握材料力学性能测试的基本方法和技术。 2.初步掌握材料力学理论验证性实验模型的设计及实验方法和技术。 3.初步掌握实验应力分析基本测试方法的原理和技术。 四、实验教学的内容与基本要求 1.实验项目名称：材料力学拉伸与压缩性能试验 实验目的： (①)测定低碳钢材料拉伸时的屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率： (2)测定灰铸铁材料拉伸和压缩时的强度极限： (③)观察拉伸和压缩试验过程中的各种现象，绘制拉伸和压缩特性图： (④)观察、分析试样破坏断口特征。 教学基本要求：拉伸和压缩特性图及其特性点，强度指标和塑性指标，低碳钢和灰铸铁两种材料试样的断口 特征、破坏的原因。 实验内容提要：拉伸是材料力学试验中最基本、最重要的试验之一，它不仅可以测定材料在常温、静变形等 件下的强度、塑性等力学性能指标，而且由此结果还能推断出材料在其它变形方式下的一些性能。压缩试验可以测 定材料在常温、静变形条件下的强度、塑性等力学性能指标，常用于测定脆性材料的力学性能。 实验类型：综合性实验 必修或洗修：必修 使用的主要仪器：电子万能试验机、液压屏显万能试验机 2.实验项目名称：材料力学扭转性能试验

课程中文名称：材料力学 课程英文名称：Mechanics of Materials 课程编码：MECH2004／MECH2002 课程学分：4／3.5 实验学时：8 适用专业：机械工程及自动化、能源动力系统及自动化、过程装备与控制工程、工程力学、工程与结构分 析、 土木工程、飞行器设计与工程、材料科学与工程、核工程与核技术、管理科学与工程类等专业 先修课程：高等数学、线性代数、大学物理、理论力学 开课学院：航天航空学院 开课学期：第4学期 教材及实验指导书：《材料力学实验》，侯德门、赵挺、殷民、丁春华、黄莺编著，西安交通大学出版社， 2011年2月. 一、实验课程简介 材料力学是一门研究构件承载能力的科学，材料力学实验是材料力学教学中的一个重要环节。材料力学实验为 构件正确建立力学模型、进行强度设计、解决复杂结构的应力应变分析提供了实验方法和测试技术。 材料力学实验包括以下两方面内容： 1．材料的力学性能试验。 2．应力应变分析实验。 二、实验课性质、目的和任务 性质：课程内实验。 目的：训练学生实际动手能力，培养学生科学实验素养，增强学生自主创新意识。 任务：通过材料力学实验教学环节，提高学生进行科学实验和研究的能力，为以后进行科学研究、解决工程 实际问题打下良好基础。 三、实验课教学基本要求 1.掌握材料力学性能测试的基本方法和技术。 2.初步掌握材料力学理论验证性实验模型的设计及实验方法和技术。 3.初步掌握实验应力分析基本测试方法的原理和技术。 四、实验教学的内容与基本要求 1．实验项目名称：材料力学拉伸与压缩性能试验 实验目的： (1)测定低碳钢材料拉伸时的屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率； (2)测定灰铸铁材料拉伸和压缩时的强度极限； (3)观察拉伸和压缩试验过程中的各种现象，绘制拉伸和压缩特性图； (4)观察、分析试样破坏断口特征。 教学基本要求：拉伸和压缩特性图及其特性点，强度指标和塑性指标，低碳钢和灰铸铁两种材料试样的断口 特征、破坏的原因。 实验内容提要：拉伸是材料力学试验中最基本、最重要的试验之一，它不仅可以测定材料在常温、静变形条 件下的强度、塑性等力学性能指标，而且由此结果还能推断出材料在其它变形方式下的一些性能。压缩试验可以测 定材料在常温、静变形条件下的强度、塑性等力学性能指标，常用于测定脆性材料的力学性能。 实验类型：综合性实验 必修或选修：必修 使用的主要仪器：电子万能试验机、液压屏显万能试验机。 2．实验项目名称：材料力学扭转性能试验

实验目的： (1)测定灰铸铁材料的扭转强度极限τb。 (2)测定低碳钢材料的扭转屈服极限τs及扭转条件强度极限τb」 (3)观察比较灰铸铁和低碳钢两种材料在扭转变形过程中的现象及其破坏形式特征，并对试样断口进行分析。 教学基本要求：扭转图及其特性点，强度指标指标，低碳钢和灰铸铁两种材料试样的断口特征、破坏的原 因。 实验内容提要：扭转试验与其它力学性能试验相比具有以下特点：由于试样处于纯剪切应力状态，从试验开 始直到试样破坏为止，从宏观角度看其扭转变形在试样整个长度上始终是均匀进行的，可以使试样实现大的均匀塑 性变形，且不产生拉伸过程中的“颈缩”现象（如低碳钢等材料）或压缩过程中的“鼓形状”效应，从而使我们能 很好地测定那些高塑性材料直至断裂前的形变能力和抗扭转应力，以及它们之间的关系。扭转试验可以明显地区别 金属最终断裂方式是正应力引起的拉伸断裂还是切应力引起的剪切破坏，并可根据试样断口形状特征来判断产生破 坏的原因，无论对塑性材料还是脆性材料，通过拉伸、压缩和扭转试验结果综合评定，即可客观、全面地反映有关 材料各种力学性能指标，揭示其形变、抗力和断裂等力学行为的特点。因此，扭转试验是评定材料力学性能的重要 且不可或缺的试验方法之一。 实验类型：综合性实验 必修或洗修：必修 使用的主要仪器：电子扭转试验机 3.实验项目名称：叠梁(/楔块组合梁)弯曲应力测定 实验目的： (1)用电测法测定叠梁(/楔块组合梁)横截面的弯曲正应力分布规律 (2)初步掌握电测法的基本原理及多点测试技术。 教学基本要求：电阻应变测量法、叠梁(/楔块组合梁)横截面的弯曲正应力分布规律、电阻应变仪。 实验内容提要：用电测法测量纯弯曲(/横力弯曲)时叠梁(/楔块组合梁)横截面上的正应力分布规律，并与 理论值进行比较。 实验类型：综合性实验 必修或选修：必修 使用的主要仪器：多功能实验台、静态电阻应变仪。 4.实验项目名称：静定(/静不定)弯曲扭转组合变形时的主应力测定 实验目的： (1)用电测法测定薄壁圆管静定(/静不定)弯扭组合变形时一点主应力的大小及方向： (2)学习电阻应变片在电桥中的组桥方法。 教学基本要求：平面应力状态、静定(/静不定)弯扭组合变形、广义虎克定律、主应力、电桥组桥方法、分 离内力素。 实验内容提要：本实验以静定(/静不定)弯曲扭转组合变形构件为例，介绍用电测法确定构件上一点应力状 态的方法。 实验类型：综合性实验 必修或选修：必修 使用的主要仪器：静定(/静不定)弯扭组合实验台、静态电阻应变仪」 五、实验成绩的考核与评定办法 认真完成实验60%，提交实验报告40%

实验目的： (1)测定灰铸铁材料的扭转强度极限τb 。 (2)测定低碳钢材料的扭转屈服极限τs及扭转条件强度极限τb 。 (3)观察比较灰铸铁和低碳钢两种材料在扭转变形过程中的现象及其破坏形式特征，并对试样断口进行分析。 教学基本要求：扭转图及其特性点，强度指标指标，低碳钢和灰铸铁两种材料试样的断口特征、破坏的原 因。 实验内容提要：扭转试验与其它力学性能试验相比具有以下特点：由于试样处于纯剪切应力状态，从试验开 始直到试样破坏为止，从宏观角度看其扭转变形在试样整个长度上始终是均匀进行的，可以使试样实现大的均匀塑 性变形，且不产生拉伸过程中的“颈缩”现象（如低碳钢等材料）或压缩过程中的“鼓形状”效应，从而使我们能 很好地测定那些高塑性材料直至断裂前的形变能力和抗扭转应力，以及它们之间的关系。扭转试验可以明显地区别 金属最终断裂方式是正应力引起的拉伸断裂还是切应力引起的剪切破坏，并可根据试样断口形状特征来判断产生破 坏的原因，无论对塑性材料还是脆性材料，通过拉伸、压缩和扭转试验结果综合评定，即可客观、全面地反映有关 材料各种力学性能指标，揭示其形变、抗力和断裂等力学行为的特点。因此，扭转试验是评定材料力学性能的重要 且不可或缺的试验方法之一。 实验类型：综合性实验 必修或选修：必修 使用的主要仪器：电子扭转试验机 3．实验项目名称：叠梁(／楔块组合梁)弯曲应力测定 实验目的： (1)用电测法测定叠梁(／楔块组合梁)横截面的弯曲正应力分布规律； (2)初步掌握电测法的基本原理及多点测试技术。 教学基本要求：电阻应变测量法、叠梁(／楔块组合梁)横截面的弯曲正应力分布规律、电阻应变仪。 实验内容提要：用电测法测量纯弯曲(／横力弯曲)时叠梁(／楔块组合梁)横截面上的正应力分布规律，并与 理论值进行比较。 实验类型：综合性实验 必修或选修：必修 使用的主要仪器：多功能实验台、静态电阻应变仪。 4．实验项目名称：静定(／静不定)弯曲扭转组合变形时的主应力测定 实验目的： (1)用电测法测定薄壁圆管静定(／静不定)弯扭组合变形时一点主应力的大小及方向； (2)学习电阻应变片在电桥中的组桥方法。 教学基本要求：平面应力状态、静定(／静不定)弯扭组合变形、广义虎克定律、主应力、电桥组桥方法、分 离内力素。 实验内容提要：本实验以静定(／静不定)弯曲扭转组合变形构件为例，介绍用电测法确定构件上一点应力状 态的方法。 实验类型：综合性实验 必修或选修：必修 使用的主要仪器：静定(／静不定)弯扭组合实验台、静态电阻应变仪。 五、实验成绩的考核与评定办法 认真完成实验60％，提交实验报告40％