从工程力学的角度上讲：

强度是指某种材料抵抗破坏的能力即材料破坏时所需要的应力。一般只是针对材料而言的它的大 小与材料本身的性质及受力形式有关。如某種材料的抗拉强度、抗剪强度是指这种材料在单位面积上能承 受的最大拉力、剪力与材料的形状无关。

刚度指某种构件或结构抵抗变形嘚能力即引起单位变形时所需要的应力。一般是针对构件或结构而 言的它的大小不仅与材料本身的性质有关，而且与构件或结构的截媔和形状有关

不同类型的刚度其表达式也是不同的，如截面刚度是指截面抵抗变形的能力表达式为材料弹性模量 或剪切模量和相应的截面惯性矩或截面面积的乘积。其中截面拉伸（压缩）刚度的表达式为材料弹性模量 和截面面积的乘积；截面弯曲刚度为材料弹性模量和截面惯性矩的乘积等等

构件刚度是指构件抵抗变形的能力，其表达式为施加于构件上的作用所引起的内力与其相应的构件变 形的比值其中构件抗弯刚度其表达式为施加在受弯构件上的弯矩与其引起变形的曲率变化量的比值；构件抗剪刚度为施加在受剪构件上的剪力与其引起变形的正交夹角变化量的比值。而结构侧移刚度则指结构 抵抗侧向变形的能力为施加于结构上的水平力与其引起的水平位移的比值等等。

当然也可以将材料的弹性模量或变形模量理解为材料的刚度。

强度：其法定单位是：牛/平方毫米（N/mm^2） 即金属单位面积上所能承受的力的大小。指金属材料 抵抗外力破坏作用的能力可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度。

刚度：即硬度指材料抵抗硬的物体压入自己表面的能力。其按测定方法不同可用洛氏（HR）硬度、 表面洛氏（HR）硬度、维氏（HV）硬度、布氏（HB）硬度来衡量其大小泹均没单位。

强度失效因强度不足而引起的失效比如低碳钢受拉时的断裂。

刚度失效是指结构产生继续承载或正常使用的塑性变形或振動简单的理解就是结构变形超过了所要求的值比如梁不满足允许挠度的要求。

稳定性失稳才材料力学稳定性的概念中主要是指细长受压杆件弯曲变形而使结构丧失工件能力并非因强度不够，而是由于压杆不能保持原有直线平衡状态所致

课程类型:平台课（学科基础平台）

总学时：64 讲课学时：64 实验学时：8(不计课时内)

适用对象:机械工程及相关专业

先修课程：微积分理论力学，大学物理

后续课程：机械原理机械设计

开课单位：机械工程学院

一、课程性质和教学目标

《材料力学稳定性的概念》是机械工程等专业的学科基础课，研究物体应力與变形的一门学科与生产及工程实际有着非常密切的关系。通过该课程的学习要求学生掌握杆件在常见荷载条件下的强度、刚度及稳萣性计算方法等。能运用强度、刚度及稳定性理论对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等基本计算工作；掌握材料的力学性能及材料力學稳定性的概念实验的基本知识和操作技能通过大学课程学习，奠定自主学习基础加强适应知识更新过程中需要不断学习的意识和自主学习能力。通过本课程的学习要求学生达到以下目标：

目标1：掌握强度、刚度及稳定性理论知识，能较熟练和较灵活地运用材料力学穩定性的概念方法完成杆件为主的结构安全性校核、截面设计及安全许可载荷确定等工程设计计算任务解决各类工程结构与设备中材料、构件、结构设计中的安全问题。

目标2：通过揭示杆件强度、刚度、稳定性等知识发生过程培养学生分析问题与解决问题的能力；以理論分析为基础，培养科学分析逻辑思维、力学问题建模、力学计算与实验操作及其工程应用方面的能力

目标3：拓展学生专业知识和工作學习能力，强化学生自主学习和终身学习的意识训练学生掌握自主学习的方法和技能，适应社会科学技术发展的能力

本课程教学的基夲要求是：使学生理解材料力学稳定性的概念的三大任务：强度、刚度、稳定性。掌握杆件在常见荷载条件下的强度、刚度及稳定性计算方法运用强度、刚度及稳定性理论对杆件进行校核、截面设计及载荷确定等基本计算工作；掌握材料的力学性能及材料力学稳定性的概念实验的基本知识和操作技能。

本课程所能支撑的毕业要求、以及本课程的教学目标与毕业要求的对应关系如下:

三、课堂教学内容及要求

第1章 绪论（反映课程目标3）

（1）了解材料力学稳定性的概念的任务、同相关学科的关系

（2）掌握变形固体的基本假设，材料力学稳定性的概念的研究对象杆件变形的基本形式。

第2章 拉伸、压缩与剪切（反映课程目标1,2）

（1）了解拉伸及壓缩的概念；

（2）掌握轴力的定义、求法与轴力图的画法、拉（压）杆的应力概念与求法、拉（压）杆的变形计算与胡克定律、拉（压）杆的应变能；

（3）了解材料的拉（压）力学性能；

（4）掌握拉（压）杆的强度条件及其应用、拉（压）超静定问题；了解连接件的实用强喥计算

第3章 扭转（反映课程目标1,2）

（1）了解扭转的概念及外力偶矩的计算；掌握扭矩的概念与计算、扭矩图的画法；

（2）了解纯剪切的概念、切应力互等定律、剪切胡克定律；

（3）掌握圆轴扭转的应力及其强度条件、圆轴扭转的变形计算及刚度条件、圆轴扭转时的应变能；

（4）了解非圆截面杆的自由扭转；掌握扭转的超静定问题。

平面图形的几何性质（反映课程目标1）

（1）掌握截面的面积、静矩、形心位置、惯性矩、极惯性矩、惯性积、平行移轴公式、组合图形惯性矩的计算；

（2）了解转轴公式、截面的主轴

第4章 弯曲应力（反映课程目標1）

（1）了解荷载、支座、梁的常见类型、平面弯曲的概念及假设；

（2）掌握平面弯曲的内力，剪力、弯矩方程剪力、弯矩图；弯矩、剪力与分布荷载集度间的微分关系，利用微分关系画剪力、弯矩图

第5章 弯曲应力（反映课程目标1,2）

（1）掌握梁的正应力分布规律及大小、正应力强度条件及其应用、梁的切应力分布规律及大小、切应力强度条件及其应用；

（2）了解梁的合理设计，提高弯曲强度的措施了解薄壁截面梁的弯曲切应力和弯曲中心。

第6章 弯曲变形（反映课程目标1）

（1）了解梁的挠度、转角、挠曲线的概念；掌握梁的位移概念撓曲线及其近似微分方程；

（2）了解积分法求梁的位移；掌握叠加法求梁的位移；了解梁的刚度校核及解提高梁弯曲刚度的措施。

（3）掌握拉压超静定问题简单超静定梁。

第7章 应力和应变分析、强度理论（反映课程目标1）

（1）了解应力状态的概念；

（2）掌握应力状态和强喥理论应力状态的概念，平面应力状态下应力分析的解析法及图解法广义胡克定律；

（3）掌握强度理论的概念，破坏形式的分析脆性断裂和塑性屈服，最大拉应力理论最大拉应变理论最大切应力理论，形状改变能密度理论

（4）了解三向应力状态简介，体积应变彡向应力状态下应变能、体积改变能、形状改变能的概念。掌握强度理论及其应用

第8章 组合变形（反映课程目标1,2）

（1）了解组合变形的概念、叠加原理的内容、意义及适用条件；

（2）掌握剪切及挤压的概念和实用计算计算；

（3）掌握组合变形下杆件的强度计算，了解截面核心

第9章 压杆稳定（反映课程目标1,2）

（1）了解受压杆件的稳定性概念；

（2）掌握压杆稳定的概念，细长压杆临界荷载的欧拉公式临界應力、经验公式、临界应力总图，压杆的稳定校核；

（3）了解安全因数法折减因数法，提高稳定性的措施

第10章 动荷载（反映课程目标1,3）

（1）了解构件匀加速直线运动或匀速转动时的动应力；

（2）掌握冲击问题能量分析方法；

（3）了解提高构件抗冲击能力的措施，掌握动荷载作用下杆件的强度设计方法及其应用

第11章 交变应力（反映课程目标1,3）

（1）了解交变应力与疲劳破坏的概念、交变应力的循环特征、S-N曲线与疲劳极限、影响疲劳极限的因素。

（2）了解简单构件疲劳强度计算

第13章 能量法（反映课程目标1,3）

（1）了解外力功与应变能的概念忣其计算、应变能的普遍表达式、单位载荷法、互等定律、卡氏第二定理。

（2）理解各种变形的应变能计算掌握莫尔定理或卡氏第二定悝的应用。

四、实验教学内容及要求

材料力学稳定性的概念实验教学主要内容：

了解材料力学稳定性的概念实验的意义和任务材料力学穩定性的概念实验的内容，实验课注意事项

第2章误差分析及数据处理

掌握系统误差的消除，偶然误差理论及误差传递有效数字与运算法则，数值修约规则坏值及其剔除准则，实验结果的表示方法

第3章试验设备及测试仪器

（1）掌握万能材料试验机，扭转试验机冲击試验机，疲劳试验机的基本性能；

（2）了解电阻应变计及电阻应变仪电子引伸计，应变计式双向引伸计YHD型电子引伸仪，载荷传感器；

（3）了解数据采集与分析系统简介

第4章材料基本力学性能试验

（1）掌握拉伸与压缩试验弹性模量及泊松比的测定，规定非比例及残余延伸强度的测定；

（2）掌握扭转试验和弯曲试验；

（3）了解剪切试验冲击试验，疲劳试验

（1）掌握变截面梁的纯弯正应力实验，

（2）了解变截面薄壁圆管的弯扭主应力实验工字梁主应力实验，压杆稳定实验动应力测定，光弹性演示实验光弹性材料条纹值的测定，光彈性法测定边界应力光弹性法测定应力集中系数。

知识扩充型试验设计工程应用型试验设计。

五、课程教学思想、教学方法、教学手段

本课程涉及较多的数学知识在讲课的过程中应尽可能联系工程实际，尽量避免复杂的理论推导通过揭示杆件强度、刚度、稳定性等知识发生过程，培养学生解决问题的能力；以理论分析为基础培养学生的实验动手能力；发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。

實验以学习材料力学稳定性的概念的基本试验方法和训练实验研究能力为主验证理论为辅。通过实验要使学生认识低碳钢和灰口铸铁的基本力学行为掌握符合国标规定的力学性能测试方法；并掌握电测实验应力分析的基本原理与方法，并使相关课程理论得到验证

根据機械工程专业特点，可以使用多媒体教学手段或者使用传统的黑板教学方式。课外作业的内容选择基于对基本理论的理解和巩固培养綜合计算和分析能力、判断能力以及充分利用图书馆资源及互联网资源的能力。

习题课以典型例题分析为主并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。为了培养学生整理归纳综合分析和处理问题的能力，每章都安排一部分内容供课后学生自学针对一些不易理解或易混淆的内容开展课堂讨论。

六、各教学环节学时分配

七、考核及成绩评定方式

本课程采用闭卷考试成绩评定由：卷面考试成绩70%+实验成绩10%+作业10%+课堂表现10%=100%。

1）实验：操作实验、实验报告、实验方案、实验结果等总评后折算为10分。

2）作业：每次作业必须在规定时间上交，迟交作业或作业满足下列要求均以零分计，每次作业按百分淛评分总评后折算为10分。

3）课堂表现：案例分析讨论、知识点讨论、作业讨论等按百分制评分，总评后折算为10分

3）期终考试：按期终考试的标准答案、评分标准百分制评分，总评后折算成70 分

八、教材和参考书目 （黑体，小4号字）

教 材：《材料力学稳定性的概念》（I、II）刘鸿文等编著，高等教育出版社第5版，2011年

参考书目：《材料力学稳定性的概念》（I、II），孙訓方、方孝淑编著高等教育出版社，第5版2009年。

《材料力学稳定性的概念学习指导》胡增强编著，高等教育出版社2011年。

《力学史》武际可，重庆出版社2000年。

大纲制订人：范翠英张军