材料力學(xué)劉鴻文
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材料力學(xué)劉鴻文范文第1篇
關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；教學(xué)大綱；考核
材料力學(xué)是一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課[1]，是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁，一方面它以高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)和理論力學(xué)等課程為基礎(chǔ)，另一方面，它又是其它專業(yè)基礎(chǔ)課（如結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)等）和專業(yè)課（鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)等）的基礎(chǔ)。材料力學(xué)這門(mén)課程，不但為后續(xù)的專業(yè)設(shè)計(jì)課程（如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等）提供必需的基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算方法，而且其研究方法對(duì)工科學(xué)生在校和離校后的學(xué)習(xí)和工作，也有著重要的意義。
作者在材料力學(xué)教學(xué)中，結(jié)合本科學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)如何在教學(xué)中加強(qiáng)素質(zhì)教育和培養(yǎng)創(chuàng)新能力進(jìn)行了一些探索，取得了一定效果。
1.改進(jìn)教學(xué)方法和手段
傳統(tǒng)的材料力學(xué)教學(xué)方法一般都是“黑板+ 粉筆”，講得過(guò)多、過(guò)全、過(guò)細(xì)，耗費(fèi)學(xué)時(shí)較多[2]。在目前高等教育體制和課程設(shè)置改革的大背景下，材料力學(xué)的授課學(xué)時(shí)被大量削減，此時(shí)若還是按照傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行授課，勢(shì)必滿足不了新的教學(xué)大綱要求，教學(xué)方法和手段必須改進(jìn)。
在教學(xué)中，作者采取少而精的原則，將一些最重要、最基本的概念、理論和分析方法教給學(xué)生，始終堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，將工程實(shí)際問(wèn)題貫穿于理論知識(shí)的講解中，并舉一反三使學(xué)生盡快掌握這些內(nèi)容，為以后節(jié)省學(xué)時(shí)奠定基礎(chǔ)。
比如，在土木工程中常用到受壓和受彎構(gòu)件（如柱、梁、板），受扭構(gòu)件則較少用到，所以對(duì)于土木專業(yè)來(lái)說(shuō)，構(gòu)件基本變形部分應(yīng)以軸向拉（壓）和彎曲變形為教學(xué)重點(diǎn)，對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)也比較詳細(xì)。又如，土木工程中的結(jié)構(gòu)大都是超靜定結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的求解也應(yīng)作為一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)，需要反復(fù)舉例演練，所選擇的例題和作業(yè)最好也與專業(yè)相關(guān)。這樣不僅能夠達(dá)到良好的教學(xué)效果，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生解決本專業(yè)工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為學(xué)生以后的工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。
在教學(xué)中，將實(shí)際工程的一些現(xiàn)象與材料力學(xué)理論結(jié)合起來(lái)，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際更好的理解知識(shí)，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如：上課時(shí)可以讓同學(xué)們抬頭觀察教室房屋的混凝土大梁，思考為什么矩形截面的大梁是豎放而不是平放的；利用梁橫截面正應(yīng)力分布規(guī)律解釋為什么鑄鐵梁截面關(guān)于中性軸非對(duì)稱；可以在課堂上用粉筆的拉伸破壞和扭轉(zhuǎn)破壞，自然引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握兩種破壞形式特點(diǎn)。通過(guò)這些生活實(shí)例，使同學(xué)們感覺(jué)這些力學(xué)知識(shí)離自己這么近，覺(jué)得材料力學(xué)并不深?yuàn)W，而是與生活和工程實(shí)際密切聯(lián)系在一起。
2.加強(qiáng)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)
材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課是材料力學(xué)課程的重要組成部分，是理工科專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課的基本實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置[3]，一方面要滿足課程教學(xué)要求，另一方面要更注重學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。修訂原來(lái)的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和大綱，減少演示性實(shí)驗(yàn)，提高綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。側(cè)重三個(gè)階段的培養(yǎng)，即實(shí)驗(yàn)觀察能力的培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)基本技能的培養(yǎng)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。
強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)的重要性。可布置學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前事先看實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)以及與此相關(guān)的其他課程資料，事先利用多媒體技術(shù)將仿真實(shí)驗(yàn)以錄像的形式放映給學(xué)生觀看，讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，帶著問(wèn)題來(lái)上實(shí)驗(yàn)課。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，嘗試用自己的方法去獨(dú)立解決問(wèn)題，再與老師規(guī)定的方法相比較，討論每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提高學(xué)生動(dòng)手的信心，從實(shí)驗(yàn)中尋求答案。這樣能夠促進(jìn)學(xué)生去分析、解決問(wèn)題，無(wú)形中培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
通過(guò)該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，鞏固所學(xué)知識(shí)，加深對(duì)材料力學(xué)基本理論的認(rèn)識(shí)，掌握材料的力學(xué)性能、測(cè)試方法與應(yīng)力測(cè)量的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用理論與實(shí)驗(yàn)手段解決工程問(wèn)題的能力。
3.改進(jìn)考核方式
材料力學(xué)一直以來(lái)大都采取單一的閉卷筆試方法，這樣雖然在一定程度上能反映學(xué)生知識(shí)掌握的程度，但具有一定的片面性，沒(méi)辦法反映學(xué)生對(duì)材料力學(xué)這門(mén)課程綜合理解的能力，識(shí)別不出學(xué)生的創(chuàng)造力和實(shí)際操作能力。因此，在考核方式上，分別采用了閉卷筆試、課后作業(yè)、課堂提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等多種方法相結(jié)合，符合課程內(nèi)容特點(diǎn)的考試方法。不僅減少了學(xué)生作弊現(xiàn)象的發(fā)生，還起到了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉鴻文.材料力學(xué)[ M] .北京：高等教育出版社，2005.
材料力學(xué)劉鴻文范文第2篇
[關(guān)鍵詞]內(nèi)力 截面法 軸力 扭矩 彎矩
一、背景
本人講授材料力學(xué)及工程力學(xué)等工科類專業(yè)基礎(chǔ)課程多年，通過(guò)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的累積以及深入的思考，對(duì)截面法求解內(nèi)力做了總結(jié)，提出了各種基本變形情況下求解相應(yīng)內(nèi)力的一種統(tǒng)一方法。無(wú)論是軸向拉壓的軸力、扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩或是彎曲產(chǎn)生的剪力以及彎矩都可以采用該方法。應(yīng)用在教學(xué)環(huán)節(jié)中收到了比較好的效果，使得學(xué)生在求內(nèi)力這個(gè)環(huán)節(jié)上，能夠做到快速準(zhǔn)確，不會(huì)出現(xiàn)正負(fù)號(hào)上的錯(cuò)誤，為畫(huà)內(nèi)力圖以及列剪力彎矩方程都帶來(lái)了很大的方便。
目前材料力學(xué)教材有多個(gè)版本，多數(shù)普通高校使用的是由孫訓(xùn)方、方孝淑等編著的《材料力學(xué)》（普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材）第五版。無(wú)論哪個(gè)版本有關(guān)內(nèi)力求解均采用截面法，即保留一段，去掉另一段，去掉的對(duì)保留下來(lái)的作用用內(nèi)力來(lái)替代。然后列平衡方程，所有外力及待求內(nèi)力之代數(shù)和為零；但方程中待求內(nèi)力的方向沒(méi)有明確交代，帶有任意性，只是根據(jù)得到的結(jié)果再來(lái)確定內(nèi)力的方向。最后才對(duì)內(nèi)力的正負(fù)號(hào)做出規(guī)定。從內(nèi)容順序看上有點(diǎn)混亂，經(jīng)常令學(xué)生感到困惑。因此進(jìn)行內(nèi)力求解的時(shí)候，學(xué)生容易把內(nèi)力方向搞錯(cuò)，看似簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)卻給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)一定的困惑。這就直接影響到后續(xù)問(wèn)題的學(xué)習(xí)。
二、內(nèi)力求解步驟
對(duì)截面法求內(nèi)力所做的改進(jìn)，具體分為以下幾個(gè)步驟：
1）在所求內(nèi)力的地方將桿件假想截開(kāi)。保留其中的一段，截面上暴露的內(nèi)力是去掉的部分對(duì)保留部分的作用但暫不標(biāo)示。
2）明確內(nèi)力正號(hào)方向。遵從書(shū)中的內(nèi)力正負(fù)號(hào)方向的約定，并在截面上按正號(hào)方向?qū)⑽粗膬?nèi)力標(biāo)示出來(lái)。
3）內(nèi)力求解。在平衡方程中只有內(nèi)力一個(gè)未知數(shù)，這樣可以將內(nèi)力直接列在等式的左邊同時(shí)將保留段上的所有的外力和已經(jīng)求出來(lái)的支座約束反力列在等式的右邊并求代數(shù)和。且外力與所設(shè)內(nèi)力方向相同則為負(fù)號(hào)，若方向相反則為正號(hào)。
三、實(shí)例分析
（一）軸力計(jì)算
例1，如圖1a所示，求截面1-1上的軸力。
解：在截面1-1處將桿件假想截開(kāi)，保留右段，目的是避開(kāi)求固定端的約束力。依據(jù)軸力正負(fù)號(hào)的規(guī)定，即拉為正，壓為負(fù)，在截面處以正號(hào)方向標(biāo)示出未知軸力 ，如圖1b所示。
則軸力為，
FN=-P-2P=-3P （1）
軸力符號(hào)為負(fù)號(hào)，表明實(shí)際軸力為壓力，方向指向截面。
（二）扭矩計(jì)算
例2，如圖2a所示，求截面1-1上的扭矩。
解：在截面1-1處將桿件假想截開(kāi)，保留其左段，依據(jù)扭矩正負(fù)號(hào)右手螺旋法則的約定，扭矩矢量方向背離截面為正，指向截面為負(fù)。在截面處以正號(hào)方向標(biāo)示出待求扭矩 ，如圖2b所示。則扭矩為，
T=0.6+0.8=1.4Me （2）
扭矩為所設(shè)的方向。
（三）剪力及彎矩計(jì)算
首先明確剪力及彎矩正負(fù)號(hào)的約定，即使微段梁兩橫截面間發(fā)生左上右下錯(cuò)動(dòng)的剪力為正，反之為負(fù)；使得微段梁發(fā)生下凸上凹的彎矩為正，反之為負(fù)，如圖3所示。
例3，如圖4a所示，求截面1-1處的剪力及彎矩。
解：1）梁的內(nèi)力求解首先要進(jìn)行支座約束反力的計(jì)算。梁處于靜力平衡狀態(tài)，有
（3）
得， ，方向向上，由
FA+FB-q×2a=0 （4）
得， ，方向向上。
2）在截面1-1處將梁截開(kāi)，取左右段均可，這里取右段，依據(jù)剪力及彎矩正負(fù)號(hào)的約定，在截面處標(biāo)示出未知剪力及彎矩的正號(hào)方向，如圖4b所示。
剪力 等于所有豎向荷載的代數(shù)和，將其直接列在等式右端，則，
表明剪力為所設(shè)方向，即向上。
彎矩 等于所有外荷載對(duì)截面形心取矩的代數(shù)和，將其列在等式右邊，則，
方向?yàn)轫槙r(shí)針。
四、小結(jié)
上述算例均采用所提出的改進(jìn)截面法。通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于：不用列平衡方程，計(jì)算顯得非常簡(jiǎn)潔，計(jì)算結(jié)果直接得出，并且同時(shí)表明了內(nèi)力方向。在幾年的教學(xué)實(shí)踐中收到了很好的效果，利用該方法學(xué)生較為容易掌握內(nèi)力求解這一教學(xué)大綱所要求的基本知識(shí)點(diǎn)。也為后續(xù)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。
目前，由于普通高校不斷的擴(kuò)招，學(xué)生學(xué)習(xí)素質(zhì)相對(duì)下降，因此我們應(yīng)盡量使得教材編排更加簡(jiǎn)明，內(nèi)容的敘述上更加有條理性。這樣會(huì)便于學(xué)生接受和掌握，以適應(yīng)當(dāng)前的狀況要求。
[參考文獻(xiàn)]
[1]孫訓(xùn)芳，方孝淑等.材料力學(xué)（第五版）[M].高等教育出版社，
[2]范欽珊.材料力學(xué)（第二版）[M].高等教育出版社，2005，07
[3]劉鴻文.材料力學(xué)（第五版）[M].高等教育出版社，2
材料力學(xué)劉鴻文范文第3篇
關(guān)鍵詞：剛度，工作負(fù)荷，彈性形變，胡克定律
1.設(shè)計(jì)概況
通常的沖壓設(shè)備都有其特定的用途和使用方法及其相配套的成型機(jī)床和設(shè)備，但是隨著工藝的改進(jìn)，設(shè)備的功能會(huì)隨之增加。。。根據(jù)生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)一種沖壓的自動(dòng)卸料裝置，包括在沖床正面設(shè)置與沖床同步運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)，自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)包括固定在沖床工作臺(tái)面凹模水平中心線所在的工作支承臺(tái)上的卸料架。本裝置能實(shí)現(xiàn)沖床沖壓自動(dòng)卸料，工作準(zhǔn)確定位，安全可靠，能有效地防止人身傷害事故的發(fā)生，并避免損壞設(shè)備。。
2.工件結(jié)構(gòu)及計(jì)算
2.1工件結(jié)構(gòu)
如圖：圖中1-1鉸鏈下模示意圖 1限位 2 凹模 3 擋板 4支架 5 彈簧（其中4、5構(gòu)成卸料裝置）。
1-1 鉸鏈下模示意圖
4 5
2.2卸料裝置的結(jié)構(gòu)及計(jì)算
如圖1-1鉸鏈下模示意圖中的結(jié)構(gòu)可看出彈簧的性能是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵，彈簧性能要求的求解過(guò)程。
1）、根據(jù)實(shí)際工作假定最大負(fù)荷、最小負(fù)荷及工作行程：
工作行程：h=10mm
查找資料的求得：
4）、內(nèi)、外彈簧有效圈數(shù)：
5）、內(nèi)、外彈簧最小負(fù)荷：
6）、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸：
7）、內(nèi)、外彈簧剛度要求：
3.結(jié)論
隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對(duì)工作環(huán)境的舒適性的要求也越來(lái)越高，在設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，在考慮設(shè)備的性能以及精度等重要的技術(shù)指標(biāo)外，人們更加關(guān)注操作者的舒適性，這樣可以大大減輕勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度。至此，在現(xiàn)今的設(shè)備設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，人性化設(shè)計(jì)更加受人們的青睞。
參考文獻(xiàn)
[1]薛啓翔著.沖壓模具與制造.化學(xué)工業(yè)出版社，2004,4.
[2]王孝培著.適用沖壓技術(shù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2001,3.
[3]成大先著.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，1999,8.
[4]蘇翼林編.材料力學(xué).高等教育出版社，1979,5.
[5]劉鴻文編.材料力學(xué).高等教育出版社，2003,3.
材料力學(xué)劉鴻文范文第4篇
（赤峰學(xué)院 物理與電子信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）
摘 要：提高梁的彎曲剛度問(wèn)題在《材料力學(xué)》中占有重要的地位，而教材對(duì)于提高梁彎曲剛度問(wèn)題只做了一些簡(jiǎn)要介紹，本文從撓曲線的近似微分方程及其積分出發(fā)，結(jié)合赤峰學(xué)院學(xué)生的具體情況，通過(guò)師生互動(dòng)，共同分類和歸納，結(jié)合工程實(shí)例總結(jié)出了提高梁彎曲剛度的四個(gè)措施，使抽象問(wèn)題具體化，以便于學(xué)生理解和掌握.
關(guān)鍵詞 ：彎曲剛度；措施；互動(dòng)；具體化
中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-260X（2015）02-0023-03
1 引言
梁的彎曲剛度問(wèn)題在《材料力學(xué)》中占有重要的地位，單獨(dú)拿出一章來(lái)進(jìn)行講解.學(xué)習(xí)完這章要求學(xué)生能針對(duì)不同的梁，不同的彎曲變形找到相應(yīng)的提高彎曲剛度的措施，能結(jié)合生活中的工程實(shí)例，在滿足剛度條件下，設(shè)計(jì)和選擇既經(jīng)濟(jì)又合理的梁.而教材對(duì)于提高梁彎曲剛度問(wèn)題只從改善結(jié)構(gòu)形式和選擇合理的截面形狀兩方面做了一些簡(jiǎn)要介紹.通過(guò)2010-2013這四年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，我院學(xué)生大多數(shù)基礎(chǔ)比較差，自主學(xué)習(xí)能力不是很強(qiáng)，對(duì)比較難比較抽象的問(wèn)題自主歸納能力不足.對(duì)于提高梁的彎曲剛度這一問(wèn)題，如果按照原有結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行講解，教學(xué)效果不理想，不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo).針對(duì)這一問(wèn)題，從撓曲線的近似微分方程及其積分出發(fā)，結(jié)合赤峰學(xué)院學(xué)生的具體情況，通過(guò)師生互動(dòng)共同分類和歸納并結(jié)合工程實(shí)例總結(jié)出了提高梁彎曲剛度的四個(gè)措施：減小彎矩、減小跨度、增大截面的慣性矩、增大截面的彈性模量.使提高梁的彎曲剛度問(wèn)題具體化，讓學(xué)生盡快的將所學(xué)到的知識(shí)消化理解，應(yīng)用到工程實(shí)踐中去.
2 通過(guò)撓曲線的近似微分方程及其積分找到影響梁彎曲剛度的因素
撓曲線的近似微分方程為
其中?棕為撓度，?茲為轉(zhuǎn)角，M為彎矩，E為彈性模量，I為截面慣性矩.
由（1）~（3）式可以看出彎曲變形與彎矩的大小、跨度的長(zhǎng)短、支座條件、梁截面的慣性矩以及材料的彈性模量E有關(guān).變形越小，剛度越大，所以要提高彎曲剛度，就因該從以上各因素入手減小變形.
3 提高梁的彎曲剛度問(wèn)題在教學(xué)中的具體化處理
3.1 結(jié)合工程實(shí)例，從彎矩方面入手，讓學(xué)生歸納總結(jié)出提高梁的彎曲剛度的措施
3.1.1 改變支座的形式
長(zhǎng)度、材料、橫截面積相同的梁，采用不同的支座形式，在大小相等的載荷的作用下，最大的形變之間存在很大的差別.不同的支座形式會(huì)使得梁的剛度差別很大.
可見(jiàn)，使用合理的支座形式，梁內(nèi)彎矩的減小幅度相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，梁的剛度提升效果也明顯直觀.而且這樣的操作在生活中非常容易實(shí)現(xiàn).工程上也經(jīng)常采用這種方式來(lái)提高梁的剛度.
3.1.2 改變加載方式
合理配置載荷，也能降低最大彎矩，提高梁剛度.如圖2（a）
對(duì)比以上結(jié)果可知，采用超靜定結(jié)構(gòu)，可以減小工件的變形，提高剛度.工程中還可以通過(guò)對(duì)外伸部分過(guò)長(zhǎng)的鏜刀桿的端部加裝尾架，對(duì)較長(zhǎng)的傳動(dòng)軸采用三支承等來(lái)減小變形，這些都是將桿由原來(lái)的靜定梁變?yōu)槌o定梁.
結(jié)合上面的具體實(shí)例，學(xué)生能輕松的歸納總結(jié)出與彎矩相關(guān)的三個(gè)提高梁彎曲剛度的措施：增加支座、將集中力改為均布力或分解成多個(gè)力和采用超靜定結(jié)構(gòu).
3.2 讓學(xué)生分析圖2所示受均布載荷作用的簡(jiǎn)支梁的最大撓角和最大撓度的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并找出影響最大撓角和最大撓度的因素.
縮小跨度也是減小彎曲變形，提高彎曲剛度的有效措施.圖2所示簡(jiǎn)支梁在均布載荷q的作用下最大撓角和最大撓度分別為
可見(jiàn)最大撓角和跨度的三次方成正比，最大撓度和跨度的四次方成正比.假設(shè)其他條件不變，跨度縮短一半，則撓角變?yōu)樵瓉?lái)的1/8撓度變?yōu)樵瓉?lái)的1/16.由計(jì)算結(jié)果學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)縮小跨度，梁的剛度明顯增加.所以跨度較大的橋在建造時(shí)采用多橋墩結(jié)構(gòu).
3.3 讓學(xué)生對(duì)比等面積的空心截面和實(shí)心截面，總結(jié)出與截面形狀相關(guān)的提高彎曲剛度的措施
由公式（1）-（3）可以看出桿件的彎曲變形和截面慣性矩的大小成反比，各種不同形狀的截面，盡管其界面面積相等，但慣性矩卻并不一定相等.現(xiàn)在以矩形截面為例，圖3（a）和3（b）為等面積的實(shí)心和空心矩形截面.
由此可見(jiàn)：I1>I2，因此面積相等的空心矩形截面慣性矩比實(shí)心矩形截面慣性矩大，表明空心截面抵抗變形的能力比實(shí)心截面強(qiáng).這也是工程上提高梁剛度的一種常用方式.所以選取合理的截面形狀，增大截面慣性矩的相對(duì)量值，也是提高彎曲剛度的有效措施.例如矩形、工字形、槽形和T形截面都比面積相等的矩形截面有更大的慣性矩，等面積的空心截面比實(shí)心截面有更大的慣性矩.但事物是復(fù)雜的，不能只從單方面考慮.把一根細(xì)長(zhǎng)的圓桿加工成空心桿，勢(shì)必因加工復(fù)雜而提高成本.所以工程上箱體一般采用加筋的方法提高箱壁的抗彎剛度，卻不采用加壁厚的方法.一般來(lái)說(shuō)，提高截面慣性矩I的數(shù)值，往往也同時(shí)提高了梁的彎曲剛度.
3.4 用多媒體課件顯示不同材料的彈性模量，師生共同選擇合適的材料
由公式（1）-（3）還可以看出桿件的彎曲變形與材料的彈性模量E成反比.對(duì)E值不同的材料來(lái)說(shuō)，E值越大彎曲變形越小.梁選用何種材料，應(yīng)綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)等因素.近年來(lái)低合金鋼生產(chǎn)發(fā)展迅速，如16Mn、15MnTi鋼等.這些低合金鋼的生產(chǎn)工藝和成本與普通鋼相近，但剛度和強(qiáng)度高、韌性好.南京長(zhǎng)江大橋廣泛的采用了16Mn鋼，與低碳鋼相比節(jié)約了15%的鋼材.
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)上面的師生互動(dòng)，將提高梁的彎曲剛度這一問(wèn)題變得更加清晰和具體，再結(jié)合具體的工程實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，使抽象的理論變得更加直觀明了，方便學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握，進(jìn)而將枯燥的理論應(yīng)用到生活實(shí)踐中去，真正做到學(xué)以致用.同時(shí)也給學(xué)生提供了解決類似問(wèn)題的方法，提高學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，更有利于學(xué)生向我校在十二五規(guī)劃中提出的培養(yǎng)“創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型”人才的目標(biāo)發(fā)展.
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材料力學(xué)劉鴻文范文第5篇
關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；材料力學(xué)；高素質(zhì)人才培養(yǎng)
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）40-0164-02
一、引言
針對(duì)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，胡海巖院士指出我國(guó)的高等工程教育體系應(yīng)該是多層次的，第一層次就是應(yīng)用型工程師，即以應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)為主的、研制開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的工程師，并指出目前多數(shù)大學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)應(yīng)用型工程師。我校北京信息科技大學(xué)的定位是以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為主，而高素質(zhì)的應(yīng)用型人才需要有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、較強(qiáng)的動(dòng)手能力以及利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。材料力學(xué)課程在培養(yǎng)工科學(xué)生上述能力方面起到非常重要的作用。目前我校機(jī)械類專業(yè)共13個(gè)教學(xué)班，材料力學(xué)是他們非常重要的一門(mén)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度問(wèn)題的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)，了解穩(wěn)定性的概念，對(duì)工程構(gòu)件強(qiáng)度、變形和剛度問(wèn)題具有基本的計(jì)算能力，通過(guò)揭示知識(shí)發(fā)生的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，以理論分析為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。課堂教學(xué)是現(xiàn)在甚至以后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)高等教育的主要途徑，因此，提高材料力學(xué)課程課堂教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。如何提高課堂教學(xué)質(zhì)量是擺在所有高校教師面前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。課堂教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該是師生互動(dòng)和共同發(fā)展的過(guò)程，而不應(yīng)該是教師機(jī)械的向?qū)W生進(jìn)行單向的信息傳遞。筆者就提高材料力學(xué)課堂質(zhì)量總結(jié)以下幾點(diǎn)，也希望對(duì)其他課程能起到借鑒作用。
二、講好緒論第一課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
每門(mén)課程第一次課都要講緒論，主要講解本課程的任務(wù)、主要內(nèi)容和研究方法等，即回答好為什么學(xué)、學(xué)什么、如何學(xué)的問(wèn)題。講好第一課會(huì)讓學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，使對(duì)材料力學(xué)一無(wú)所知的學(xué)生在頭腦中形成一個(gè)對(duì)于這門(mén)課的清晰輪廓。我校材料力學(xué)在大二下學(xué)期開(kāi)設(shè)，前一學(xué)期剛學(xué)完理論力學(xué)，舉如下例子：上學(xué)期理論力學(xué)期末考試題恰巧有一道計(jì)算塔式起重機(jī)不會(huì)翻倒的條件及配重多少的問(wèn)題，利用理論力學(xué)知識(shí)可以計(jì)算支座反力以及塔吊不翻倒所需要的配重等。如果起重機(jī)吊起的重物太重就會(huì)存在安全問(wèn)題，比如鋼絲繩斷掉、桿被壓彎等，材料力學(xué)就是解決在保證安全和經(jīng)濟(jì)的情況下，如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的尺寸及所用材料類型，比如鋼絲繩用多粗的，每個(gè)桿用多大尺寸的，選取什么材料，桿用實(shí)心的還是空心的，哪個(gè)好，等等，以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)如何保證既要安全又要合理用材。有些同學(xué)在學(xué)習(xí)理論力學(xué)時(shí)比較吃力，感到枯燥，我們就要告訴學(xué)生材料力學(xué)比理論力學(xué)生動(dòng)得多，更貼近工程實(shí)際，激起他們的學(xué)習(xí)興趣，并講清楚材料力學(xué)與理論力學(xué)之間的關(guān)系。
材料力學(xué)緒論需要講清楚一些基本概念，比如強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等，學(xué)生還沒(méi)學(xué)這門(mén)課，對(duì)于這些概念不好理解，每個(gè)概念講的時(shí)候要舉實(shí)例。可以列舉一些古代建筑比如萬(wàn)里長(zhǎng)城、古代的宮殿等，經(jīng)歷幾百年甚至上千年還完好無(wú)損，而且有很多還特別漂亮，說(shuō)明它們足夠的強(qiáng)度，順便也激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情；以及現(xiàn)代的摩天大樓，好多都是既高又美觀，這些都是與材料力學(xué)密不可分的，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。通過(guò)緒論的學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)于材料力學(xué)的內(nèi)容及研究方法形成大體框架。緒論講好會(huì)使學(xué)生愛(ài)上材料力學(xué)，為教學(xué)的順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
三、多舉實(shí)例，使教學(xué)內(nèi)容更生動(dòng)
教師，尤其是青年教師，一定要注意平時(shí)多積累，這樣在講課過(guò)程中，身邊的例子、工程的例子才能夠信手拈來(lái)；作為案例跟學(xué)生一起分析工程事故，探討事故發(fā)生的力學(xué)原因。這樣就可以活躍課堂氣氛，提升課堂教學(xué)效果，提高了學(xué)生的積極主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠從更深層次上理解課上所講的知識(shí)，進(jìn)而利用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。
比如在講壓桿穩(wěn)定時(shí)，穩(wěn)定及平衡的概念比較抽象，以學(xué)生手中拿的鉛筆為例，如果拿根細(xì)線將鉛筆尖系住吊起，鉛筆會(huì)保持平衡，因?yàn)榧?xì)線對(duì)鉛筆的拉力和鉛筆自身的重力是一對(duì)平衡力；如果想讓筆尖向下立在水平桌面上，鉛筆的受力仍然平衡，但是卻很難辦到，這是為什么呢？同學(xué)們的思維被激起，給出各種回答，邊分析同學(xué)的答案邊引出穩(wěn)定的平衡與不穩(wěn)定的平衡概念。筆尖向下不能直立是因?yàn)橛形⑿〉臄_動(dòng)存在，比如空氣流動(dòng)、桌面微小振動(dòng)等，使得鉛筆直立的位置有微小偏移，一旦偏移，重力作用線偏離支撐點(diǎn)，重力對(duì)支撐點(diǎn)的力矩使得鉛筆倒下，這種情況擾動(dòng)被擴(kuò)大，使平衡狀態(tài)被破壞，這就是不穩(wěn)定的平衡；細(xì)線吊起的鉛筆也存在空氣流動(dòng)、細(xì)線抖動(dòng)等擾動(dòng)，重力作用線也要偏離鉛筆的捆綁點(diǎn)，而重力對(duì)捆綁點(diǎn)的力矩使鉛筆回到直立狀態(tài)，這種情況擾動(dòng)沒(méi)有擴(kuò)大，平衡狀態(tài)沒(méi)有被破壞，屬于穩(wěn)定的平衡。同時(shí)理解了“擾動(dòng)”這個(gè)詞也為后面學(xué)習(xí)壓桿穩(wěn)定打好基礎(chǔ)。還可以分析雜技演員頂碗的例子引起同學(xué)們濃厚的興趣，通過(guò)此例子簡(jiǎn)單介紹穩(wěn)定控制（鎮(zhèn)定）問(wèn)題，并與自己的研究課題相聯(lián)系。
四、靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，一切為提高課堂教學(xué)質(zhì)量服務(wù)
在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，靈活運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)等各種方法，盡可能的激發(fā)學(xué)生思維，啟發(fā)他們自己思考出一些結(jié)論，引出本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容；啟發(fā)他們主動(dòng)利用所學(xué)知識(shí)，解釋力學(xué)現(xiàn)象，分析工程問(wèn)題，解決實(shí)際問(wèn)題。
比如講扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式推導(dǎo)時(shí)，以前的情況是一見(jiàn)到推導(dǎo)公式，半數(shù)同學(xué)低頭不聽(tīng)，效果很不理想。這次我們采用啟發(fā)式和研究式教學(xué)方法，激起了同學(xué)們的求知欲，效果良好。對(duì)照軸向拉壓變形，從直觀的表面變形實(shí)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)一系列設(shè)問(wèn)，啟發(fā)學(xué)生猜測(cè)出扭轉(zhuǎn)變形相應(yīng)的結(jié)果，比如應(yīng)力計(jì)算公式是內(nèi)力除以截面尺寸元素組合，然后邊討論邊引出正確的結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生從縱向和橫向兩方面觀察變形，得出扭變形的變化量和不變量，引導(dǎo)學(xué)生從這些變形結(jié)果推測(cè)出平面假設(shè)、應(yīng)力方向、應(yīng)力分布等。利用表面變形實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，加上簡(jiǎn)單推導(dǎo)得到變形幾何關(guān)系：γρ=ρdφ/dx，我們目標(biāo)是得到應(yīng)力的計(jì)算公式，而變形與力連接的橋梁就是剪切胡克定律即物理關(guān)系，這樣便把應(yīng)力引進(jìn)來(lái)，應(yīng)力在截面上的合成結(jié)果便是內(nèi)力扭矩，自然引入靜力學(xué)關(guān)系，最終得到應(yīng)力計(jì)算公式。采用多媒體與板書(shū)相結(jié)合的形式，將推導(dǎo)主線寫(xiě)在黑板上，這樣使學(xué)生更深刻地理解通過(guò)變形幾何關(guān)系、物理關(guān)系和靜力學(xué)關(guān)系三種關(guān)系推得應(yīng)力計(jì)算公式。
五、注重積累，規(guī)范行為，養(yǎng)成好習(xí)慣
教師養(yǎng)成寫(xiě)教案的習(xí)慣。寫(xiě)教案相當(dāng)于彩排，任何精彩的表演節(jié)目，正式表演前都要彩排好多次，上課就相當(dāng)于是正式演出，教師要注重積累，才能表演得精彩，才能更好地應(yīng)對(duì)正式演出過(guò)程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況。認(rèn)真?zhèn)湔n，不要忽略任何一個(gè)細(xì)節(jié)，寫(xiě)一本屬于自己的教案，并在教學(xué)實(shí)踐中不斷地積累、改進(jìn)，不斷地豐富教案。以學(xué)生為本，寫(xiě)教案前了解清楚學(xué)生的基礎(chǔ)，包括先修的課程、課程學(xué)習(xí)的程度等；后續(xù)要學(xué)的課程及學(xué)生的專業(yè)方向，來(lái)調(diào)整本課程的切入點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)，這樣才能做到有的放矢，才能使學(xué)生順利接受所學(xué)知識(shí)，而且為后續(xù)課程做好服務(wù)。寫(xiě)教案不是抄課本，而是以教學(xué)內(nèi)容為框架，所用教學(xué)方法和實(shí)際例子為填充，不斷地改進(jìn)、不斷地積累。教學(xué)有法但無(wú)定法，只有不斷地改進(jìn)教學(xué)方法才能把知識(shí)講活，才能切實(shí)提高課堂教學(xué)質(zhì)量。大量的實(shí)例能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能使學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)理解更加深刻，能提高學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析工程問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教師在教案中不斷地積累實(shí)例，才能做到在講課過(guò)程中身邊的例子隨手拈來(lái)，運(yùn)用自如，使我們的課堂更加生動(dòng)。
教師幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成好習(xí)慣。教師對(duì)學(xué)生要嚴(yán)格要求，多數(shù)學(xué)生能理解老師嚴(yán)格要求對(duì)自己是好事情。現(xiàn)在的學(xué)生具有思想活躍、動(dòng)手能力強(qiáng)、崇尚自由等特點(diǎn)，作為教師，要以這些特性為根本，引領(lǐng)他們走向正確的方向。規(guī)范學(xué)生作業(yè)，任何事情都有規(guī)矩，無(wú)規(guī)矩不成方圓。作業(yè)要嚴(yán)格按照例題規(guī)范去寫(xiě)，嚴(yán)格書(shū)寫(xiě)格式和解題步驟，這種規(guī)范能讓人一看就覺(jué)得你的解決問(wèn)題的思路和所用方法都非常清楚。教師認(rèn)真及時(shí)地批改、發(fā)現(xiàn)作業(yè)的問(wèn)題，作為案例在課堂上及時(shí)糾正。作業(yè)做得規(guī)范認(rèn)真的典型和不合格的典型都拍下來(lái)（匿名），放到課件中給大家看，順便指出作業(yè)的問(wèn)題，同學(xué)們定會(huì)向好的學(xué)習(xí)，努力改進(jìn)自己。只有經(jīng)過(guò)這樣嚴(yán)格的訓(xùn)練，學(xué)生才會(huì)思路清晰、計(jì)算準(zhǔn)確、書(shū)寫(xiě)工整，從而提高其綜合素質(zhì)。
六、結(jié)語(yǔ)
作為教師，要抓住每個(gè)細(xì)節(jié)，課前做好充分準(zhǔn)備，認(rèn)真設(shè)計(jì)每一堂課，課后認(rèn)真反思，以求日后再改進(jìn)，靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，以學(xué)生為本，為提高學(xué)生的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，為使我們的課堂更生動(dòng)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量不斷積累、不斷努力。多與同行尤其是老教師交流，多聽(tīng)他們的課，向他們學(xué)習(xí)教學(xué)方法，積累更多的實(shí)例，不斷豐富自己的知識(shí)，不斷提高我們的教學(xué)專業(yè)能力，為我校、為我們社會(huì)培養(yǎng)更多的高素質(zhì)創(chuàng)新型應(yīng)用人才。
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