材料力学类比教学方法论文题目模板

材料力学类比教学方法论文题目篇一

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：通过类比的方法，总结材料力学的分析思路，统一表述轴向拉压、扭转和弯曲的应力计算的推导过程和公式形式。分析指出材料力学的强度、刚度和稳定性问题，每类问题可以进一步分成校核、截面设计和许可载荷问题，这些问题也具有统一的表述形式。

：材料力学；弹性力学；分析思路；类比思维

材料力学[1-2]是固体力学的一个分支，与弹性力学[3]相比，研究的构件局限在杆件这一相对简单的形式上，包括在载荷或温度变化作用下杆件的强度、刚度和稳定性问题。材料力学是一门重要的技术基础课，包括机械、土木、水利和交通等专业的学生都要求必须修读。虽然大部分学生在中小学就学习了牛顿力学的基本常识，但是一般直到开始学习材料力学，才开始接触力学中最重要的一些概念，比如应力和应变等。由于材料力学本身内容繁杂，概念抽象，对数学工具的应用要求较高，再加上力学课程的课时安排在很多高校中并不充裕，在实际的教学实践中发现相当多的学生对这门课的掌握并不理想。笔者经过多年的教学实践发现，学生如果在材料力学的学习中对各部分内容孤立地学习，那么学习效率将会变得极其低下，往往会陷入大量抽象的知识点中，无法系统理解这门学科。实际上在整个力学体系中，材料力学相对而言是比较简单的。这一简单性主要体现在材料力学结构比较清晰，如果采用类比思维，将前后内容对照，会发现很多问题的概念、分析思路和公式等都是相似的。从这一角度出发，可以让学生从一个更高的视角俯视材料力学课程。这就如一个人陷在迷宫中会无法自拔，迷失方向；如果能看到迷宫的全局，那么就会豁然开朗。这就是让学生把书越读越薄的方法。本文从材料力学分析思路和概念、问题类型以及公式等角度，详细类比说明材料力学分析的框架结构。

材料力学引进了许多新的力学概念，如外力、内力、应力、变形和应变[1-2]。不同于弹性力学，材料力学处理的构件局限在杆件这种一维结构。如同生物体，给予刺激就会有反应。外力相当于对杆件的刺激，其他的物理量则代表相应的反应，它们的关系如图1所示。在材料力学中，外力包括主动载荷和约束力，往往是首先需要分析的。不同的外力对应不同的基本变形，例如：作用线与轴线重合的力引起轴向拉压变形；作用面与杆件横截面重合的力偶引起扭转。外力的分析需要掌握理论力学静力学的相关内容，并且将分析结果分解成各个基本变形对应的外力。外力分析完后，根据基本变形类型，都有相应的内力、应力、变形和应变。如图1所示，第一个需要分析的就是内力。轴向拉压、扭转和弯曲的内力分别是轴力、扭矩和弯矩加剪力。这里弯曲稍有特殊，它往往有两个内力。内力都有约定的正方向，建议用截面法分析的时候，受力