材料力學(哈爾濱工業大學提供的慕課)

課程性質

課程定位

該課程以桿件和桿係為主要研究對象，使學生獲得基本的變形體力學知識。

適應對象

數位訊號處理適合理工科高等院校涉及結構和材料的諸多專業的技術基礎課學員學習。

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	參與人數
第1次開課	2016年04月25日~2017年01月25日	甄玉寶、胡恆山、周鵬、王軍	20668人
第2次開課	2017年03月08日~2017年07月12日	甄玉寶	9344人
第3次開課	2017年09月01日~2018年01月15日		7874人
第4次開課	2018年03月05日~2018年07月20日		7246人
第5次開課	2018年09月01日~2019年01月19日		6900人
第6次開課	2019年02月23日~2019年07月15日		4722人
第7次開課	2019年09月09日~2019年12月31日		4012人
第8次開課	2020年02月24日~2020年07月10日		4782人
第9次開課	2020年09月14日~2021年01月08日		待定
材料力學第1次開課至第9次開課學時安排均為3-4小時每周。

（註：表格內容參考資料）

課程簡介

該課程分為三十講的內容，主要講述了桿件的基本變形（拉、壓、彎、扭、剪），材料的機械性能，應力應變概念及其盛宙提變換，材料本構關係，梁的受力和變形，組合載荷，經典強度理論，桿件系統的強度、剛度和屈曲穩定性計算及校核，靜定和靜不定結構的求解等內容。該課程通過例子以及數學推導揭示物體在受力時所發生變形的基本組成、變形量及相應內力強度的計算、以及如何破壞的秘密。

課程大綱

第一講：材料力學緒論

1. 關於本MOOC課程 (03:35)

2. 材料力學課程內容 (18:35)

3. 材料及其力學性能 (06:08)

4. 構件與結構 (07:28)

5. 材料力學基本概念 (07:47)

6. 材料力學簡史 (05:56)

第一講單元測試

第二講：材料的力學性能

1. 正應力與正應變 (10:30)

2. 材料力學性能測試 (9:38)

3. 拉伸應力-應變曲線 (15:34)

4. 壓縮應力-應變曲線 (2:52)

5. 材料的非彈性行為 (8:25)

第二講單元測試

第三講：軸向拉壓

1. 聖維南法則 (12:06)

2. 軸向拉壓的力-位移關係 (15:09)

3. 軸力圖 (08:06)

4. 例題 (15:40)

5. 軸向拉壓靜不定問題 (17:08)

6. 熱效應及失配應變 (24:05)

第三講單元測試

第四講：剪下與擠壓

1. 簡單剪下 (11:57)

2. 擠壓 (17:24)

3. 許用應力與許可載全殃荷 (09:52)

4. 連線件簡單設計 (07:50)

5. 切應變與剪下胡克定律 (06:50)

第四講單元測試

第五講：扭轉(I)---扭轉切應力

1. 認識扭轉 (05:59)

2. 扭轉的幾何分析 (09:13)

3. 扭轉切應力公式 (09:07)

4. 扭矩圖 (13:55)

5. 扭轉截面性質 (13:20)

6. 扭轉動力傳遞 (12:50)

第五講單元測試

第六講：扭轉(II)---扭轉變形與扭轉靜不定

4. 非圓截面桿扭轉 (04:57)

5. 閉口薄壁桿件的扭轉 (10:34)

1. 扭轉角 (13:02)

2. 扭轉角計算例題 (17:43)

3. 扭轉靜不定問題 (09:16)

第六講單元測試

第七講：應力分析(I)---應力狀態與變換

1. 截面內力與一般應力狀態 (25:56)

2. 平面應力狀態及變換 (23:34)

3. 主應力狀態 (14:52)

4. 最大面內切應力 (11:43)

第七講單元測試

第八講：應力分析(II)---應罪狼束力莫爾圓

1. 平面應力莫爾圓 (08:50)

2. 莫爾圓的構建 (05:31)

3. 莫爾圓的套用 (18:30)

4. 莫爾圓例題 (14:57)

5. 三向應力付嚷市海莫爾圓 (11:51)

第八講單元測試

第九講：應變狀態與變滲檔灑換

1. 應變的一墊院霸定般情形 (09:50)

2. 應變分量 (09:12)

3. 平面應變分析 (25:35)

4. 平面應變莫爾圓分析 (05:20)

5. 應變花 (06:59)

第九講單元測戒紙肯試

第十講：胡克定律

1. 胡克定律 (32:56)

2. 彈性常數 (15:55)

3. 應變能 (17:33)

第十講單元測試

第十一講：習題課-I

1. 第1-10講課程內容複習 (20:56)

2. 例題選講 (34:22)

第十二講：彎曲(I)---剪力圖與彎矩圖

1. 梁 (13:26)

2. 剪力圖和彎矩圖 (09:54)

3. 解析法構建V-M圖 (21:25)

4. 圖形法構建V-M圖 (26:38)

5. 綜合例題 (22:20)

第十二講單元測試

第十三講：彎曲(II)---彎曲正應力公式

1. 彎曲 (09:43)

2. 純彎曲的應變與應力分析 (14:14)

3. 彎曲正應力公式 (10:10)

4. 截面的幾何性質 (07:40)

5. 梁截面的基本設計 (08:15)

6. 例題 (18:05)

第十三講單元測試

第十四講：彎曲(III)---彎曲切應力公式

1. 橫向剪下 (07:40)

2. 彎曲切應力公式 (16:05)

3. 彎曲切應力公式套用的若干限制條件 (09:14)

4. 寬翼緣梁腹板中的橫向彎曲切應力 (12:57)

5. 例題 (15:46)

第十四講單元測試

第十五講：彎曲(IV)---積分法求解梁的撓曲線

1. 撓曲線及其草繪 (10:09)

2. 撓曲線微分方程 (10:03)

3. 積分法求撓曲線 (09:51)

4. 彎矩方程求解實例 (18:16)

5. 剪力與載荷方程求解實例 (08:00)

第十五講單元測試

第十六講：彎曲(V)---疊加法求梁的撓曲

1. 疊加法 (15:59)

2. 基本撓曲表 (12:08)

3. 疊加法簡單套用例題 (11:10)

4. 疊加法複雜套用例題 (13:48)

第十六講單元測試

第十七講：彎曲(VI)---靜不定梁

1. 靜不定梁 (12:21)

2. 積分法求解靜不定梁 (18:04)

3. 疊加法求解靜不定梁 (20:52)

4. 提高梁強度和剛度的方法 (08:56)

第十七講單元測試

第十八講：組合載荷

1. 組合載荷 (10:22)

2. 薄壁壓力容器 (14:28)

3. 非對稱彎曲 (33:57)

4. 拉彎組合 (13:18)

5. 彎扭組合 (8:24)

6. 全內力組合 (15:34)

第十八講單元測試

第十九講：強度理論

1. 強度理論概述 (14:27)

2. 四個經典強度理論 (27:53)

3. 特殊應力狀態下的套用 (12:06)

4. 例題 (14:12)

第十九講單元測試

第二十講：壓桿穩定 --- 屈曲基礎與實用計算

1. 屈曲現象 (15:47)

2. 理想壓桿 (28:07)

3. 壓桿類型 (12:47)

4. 壓桿穩定性設計 (09:10)

5. 壓桿穩定例題 (15:03)

第二十講單元測試

第二十一講：習題課-II

1. 第12-20講課程內容複習 (29:00)

2. 例題選講 (58:41)

第二十二講：能量法(I)---桿件中的應變能

1. 外力功與應變能 (17:06)

2. 桿件中的應變能 (20:19)

3. 例題 (11:34)

4. 能量守恆原理 (12:32)

第二十二講單元測試

第二十三講：能量法(II)---虛功原理與單位力法

1. 可變形體虛功原理 (23:04)

2. 單位力法 (16:06)

3. 套用及例題 (39:55)

第二十三講單元測試

第二十四講：能量法(III)---圖乘法

1. 圖乘法求莫爾積分 (20:41)

2. 圖乘法例題 (30:31)

第二十四講單元測試

第二十五講：能量法(IV)---靜不定問題

1. 互易定理 (13:32)

2. 正則方程 (20:31)

3. 節點的位移 (11:55)

4. 對稱效應 (16:21)

5. 例題 (16:43)

第二十五講單元測試

第二十六講：能量法(V)---卡氏定理

1. 卡氏第二定理 (08:01)

2. 具體套用 (09:43)

3. 例題 (09:52)

第二十六講單元測試

第二十七講：能量法(VI)---衝擊問題

1. 衝擊問題 (05:41)

2. 衝擊係數的計算 (09:29)

3. 例題 (11:45)

4. 預載入體系的衝擊問題 (05:59)

第二十七講單元測試

第二十八講：習題課-III

1. 能量法內容複習 (13:03)

2. 例題選講 (23:52)

第二十九講：應力集中、疲勞、斷裂與塑性初步

1. 應力集中 (13:45)

2. 疲勞 (16:27)

3. 斷裂 (04:42)

4. 塑性初步 (14:15)

第三十講：材料力學課程總複習

1. 課程重點內容總複習 (26:12)

2. 材料力學問題求解方法 (08:27)

（註：課程大綱排版從左到右列）

課前預備

預備知識

學習高等數學以及理論力學（靜力學部分）知識。

學習資料

（1）James M. Gere, Barry J. Goodno．Mechanics of materials（英文影印版）．北京：機械工業出版社，2011（原書第7th版， Cengage Learning，2008）

（2）R.C. Hibbeler．Mechanics of materials（英文影印版）．北京：高等教育出版社，2004（原書第5版，Prentice Hall，2003）

授課目標

1、掌握桿件和桿系的基本變形（拉、壓、彎、扭、剪）及相關問題的力學建模；

2、從強度、剛度、穩定性三個方面掌握桿件和桿系在各類載荷作用下的力學回響和服役性能；

3、掌握簡單桿系的設計和安全校核。

所獲榮譽

2017年，該課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。

教師簡介

甄玉寶：男，教授，博士生導師，哈爾濱工業大學航天學院院長助理，主要從事固體相變動力學、物理力學等方面的研究。