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       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。此外，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。

       课程以立德树人为宗旨，坚持知识传授、能力培养与价值引领相结合，立足“课程承载思政，思政服务教学”理念，通过将思政元素与抽象的力学原理有机的结合在一起，让坚硬的力学课程柔软起来。在润物细无声的知识学习、能力培养中把价值塑造不断具体化，引导学生从“专业成才”到“精神成人”，使学生成为德才兼备、全面发展的人才。

通过本课程的学习，您将获得如下：

    （1）知识目标：掌握变形体力学的基本概念；掌握杆件内力、应力、变形分布规律分析的基本原理和方法；能结合材料力学的基本理论，进行构件强度、刚度和稳定性问题的计算分析。

    （2）能力目标：掌握材料在拉伸（压缩）时力学性能的测定方法和电测基本原理方法，具备一定的实验技能；能够针对简单工程问题设计试验，并综合理论计算和实验结果，进行构件安全性分析。

    （3）创新目标：掌握材料力学分析研究问题的方法；能够建立实际工程问题的力学模型，并对结构承载能力进行定性与定量分析；能够正确设计满足工程需求的构件。

    （4）育人目标：具备一定的逻辑思维与辩证思维能力；形成科学的世界观和方法论；具备精益、创新的“工匠”精神；具备较强的团队合作意识和严谨务实的科学态度。

 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。

 本课程在线教学内容与传统课堂教学内容对等，其中课堂理论授课学时为72学时，按照开课周学时和各单元对应先后顺序逐章开放课程内容，按平均每周5学时安排教学进度。实验教学为8学时，实验预习可利用教学辅助材料开展，但实验操作在线下进行。各单元教学内容与开课周对应关系如下：

本课程设置17个教学单元，共计100个知识点，各单元讲授内容及重点、难点如下表所示。

人类历史有多久，力学的历史就有多久。古代中国在车船和兵器的制造中，以及宫殿、房屋的建造中，逐渐积累了许多关于材料和结构强度的认识。在春秋战国时代的《考工记》、《墨经》，宋代的《营造法式》，明代的《天工开物》等著作中，皆有关于刚度、韧性以及挠度等的初步认识。例如，在《墨经》中记载：“发均县（悬），轻而发绝，不均也。均，其绝也莫绝。” 这段话用力学知识来解释，可以理解为：用多个头发悬挂重物，重物很轻时头发便断了，是因为头发受力不均匀造成的。若受力均匀时，该断的时候也不会断。墨子在这里比喻一类超静定问题，各个构件都要均匀地承受外载，结构才能结实。

《营造法式》

意大利科学家达·芬奇（DaVinci，1452-1519）强调力学和数学同样是自然科学的基础，并研究过许多力学问题，首先做了梁的弯曲实验以及线材拉伸强度实验。意大利科学家伽利略（Galileo，1564-1642）开展了悬臂梁的弯曲实验（图1-1）。1638年伽利略在他的著作《关于两门新科学的对话》中，系统地介绍了他对梁强度问题的研究。其中一个关键问题就是悬臂梁的强度问题，这个问题一直影响着后来近两百年的研究。伽利略并没有正确地解决他提出来的问题，在讨论悬臂梁的强度时，书中隐含了两个错误，一是将根部AB截面上的拉应力看作是均布的，二是把梁的中性层取在梁的下侧。尽管如此，伽利略是第一个将实验引入力学的科学家，创立了实验力学学科，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，是近代实验科学的奠基人之一。

伽利略和他的弯曲实验装置    

英国科学家罗伯特·胡克（RobertHooke，1635-1703）在1678年发表了他的重要发现，即螺旋弹簧伸长量与其所受拉伸力成正比，并建立了弹性体变形与力成正比的定律，即胡克定律，为材料力学奠定了重要的理论基础。

胡克和他的实验装置

17世纪法国科学家马里沃特（Mariotte，1620~1680）做了木材的拉伸实验，并已开始研究梁的弯曲实验。

马里沃特完成的实验

瑞士科学家伯努利（Bernoulli，1700~1782）开展了悬臂梁的实验。瑞士科学家欧拉（Euler，1707~1783）完成了压杆的稳定性实验，他在伯努利的帮助下，得到弹性受压细杆在失稳后的挠曲线--弹性曲线的精确解，能使细杆产生这种挠曲的最小压力后被称为细杆的欧拉临界载荷。欧拉是弹性系统稳定性理论的开创人。

欧拉和他研究的弹性线

法国科学家库仑（Coulomb，1736~1806）发表了有关材料强度的论文，确立了弹性扭转定律，完成了剪切实验，并提出了剪切的概念，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用至今，是结构工程的理论基础。

库伦和他的扭转装置

法国科学家泊松（Poisson，1781~1840）在1829年发表的《弹性体平衡和运动研究报告》一文中提出各向同性弹性杆的横向收缩应变与纵向伸长应变之比是一常数，提出了材料横向变形系数的概念，即泊松比。法国科学家柯西（Cauchy，1789-1857）在1823年的《弹性体及流体（弹性或非弹性）平衡和运动的研究》一文中，提出了（各向同性的）弹性体平衡和运动的一般方程（后来他还把这方程推广到各向异性的情况），给出应力和应变的严格定义，提出它们可分别用六个分量表示。法国力学家纳维（Navier，1785~1836）正确地确定了梁的中性层位置，解决了梁的线性理论。法国力学家圣维南（Saint-Venant，1797~1886）一生重视将理论研究成果应用于工程实际，他认为只有理论与实际相结合，才能促进理论研究和工程进步。他所提出的圣维南原理长期以来在工程力学中得到广泛应用。这些科学家对弯曲理论、扭转理论、稳定理论以及材料实验作出了卓越的贡献，丰富、发展和完善了材料力学学科，他们对科学的献身精神为后人所敬仰。

        泊松                 柯西                  圣维南                  纳维  

 本课程考核内容包括线上课堂理论学习、线下实验操作及线下期末考试三部分。其中线上理论学习部分成绩构成如下：课程视频学习权重35%，每个知识点作业权重20%，单元测验权重30%，讨论权重10%，参与课程评价、投票/问卷等奖励权重5%。

1. 刘鸿文主编.材料力学（Ⅰ）（Ⅱ）. 第6版. 北京：高等教育出版社，2017.

2. 单辉祖编著.材料力学 （Ⅰ）（Ⅱ）. 第4版.北京：高等教育出版社，2016.

3. 秦世伦，李晋川编著. 材料力学. 北京：高等教育出版社，2016.

4. 孙训方，方孝淑，关来泰编. 材料力学（Ⅰ）（Ⅱ）. 第五版. 北京：高等教育出版社，2013.

5. 邓宗白，陶阳，吴永端编. 材料力学. 北京：科学出版社，2013

6. James M.Gere, Barry J. Goodno, Mechanics of materials (英文影印版), 北京：机械工业出版社, 2011.

7. R.C.Hibbeler, Mechanics of materials (英文影印版), 北京：高等教育出版社, 2004.

8. 赵增辉，邢明录主编. 材料力学实验与创新设计.北京：煤炭工业出版社，2018.