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材料力学范文1
关键词：材料 强度 塑性
金属材料力学性能概述
金属材料的力学性能指标表征金属抵抗各种损伤作用的能力的大小。它是判定金属力学性能的依据，是评定金属材料质量的判据，同时也是设计选材和进行强度计算的主要依据。金属材料的力学性能包括常温下的强度、塑性、韧性，例如屈服点或屈服强度σs（σ0.2）、抗拉强度σb、伸长率δ、断面收缩率φ、冲击韧度ak、疲劳极限、断裂力学性能等。
金属力学性能试验是测定金属力学性能指标所进行的试验。包括拉伸试验、弯曲试验、剪切试验、冲击试验、硬度试验、蠕变试验、应力松弛试验、疲劳试验、断裂韧度试验、磨损试验等。
一、金属材料强度指标
1.屈服强度
材料在拉伸过程中，当载荷达到某一值时，载荷不变而试样仍继续伸长的现象，称为屈服。材料开始发生屈服时所对应的应力，称为屈服点、屈服强度或屈服极限，用σs表示。我国规定σs取钢材的下屈服点值。
除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等有屈服现象外，多数工程材料的屈服点不明显或没有屈服点，此时规定以产生0.2%残余伸长的应力作为屈服强度，用σ0.2表示。
2.抗拉强度
试样拉伸时，在拉断前所承受的最大载荷与试样原始截面之比，称为强度极限或抗拉强度，用σb表示。
零件设计选材时，一般应以σs或σ0.2为主要依据。但σb的测定比较方便精确，因此也有直接用σb作为设计依据的，从安全方面考虑，用σb作为设计依据采用较大的安全系数。由于脆性材料无屈服现象，则必须以σb作为设计依据。
3.持久极限
持久极限又称为持久强度，是指材料在规定温度下达到规定时间而不断裂的最大应力。常用符号为σb带有一个或两个指数来表示。例如σ700b/1000，表示在试验温度为700℃时，持久时间为1000h的应力，即所谓高温持久极限。
4.蠕变极限
蠕变极限又称蠕变强度，是在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕变总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。蠕变极限一般有两种表示方法：一种是在给定温度T下，使试样承受规定蠕变速度的应力值，以符号σTε表示，其中ε为蠕变速度，%/h。例如，σ6001X10-5即表示在试验温度为600℃时，蠕变速度为1X10-5%/h的蠕变极限；另一种是在给定温度（T，℃）下和规定试验时间（t，h）内，使试样产生一定蠕变变形量（δ，%）的应力值，以符号σTδ/t表示。
二、金属材料塑性指标
1.延伸率δ5
金属材料在拉伸试验时，试样拉断后，其标距部分的总伸长ΔL与原标距长度L0之比的百分比，称为伸长率，也称延伸率，用δ表示。按试样长度的不同，有长试样与短试样之分。其对应的断后伸长率分别以δ10和δ5表示。在容器用钢中，通常以δ5来表示材料的伸长率。
2.断面收缩率φ
金属试样在拉断后，其颈缩处横截面面积的最大缩减量与原横截面面积的百分比，称为断面收缩率，用φ表示。塑性材料的断面收缩率较大，脆性材料的断面收缩率较小。
3.冷弯性能
金属材料在常温下承受弯曲而不破裂的能力，称为冷弯性能。冷弯试验用以考核材料弯曲变形的能力并且能使存在的缺陷显示出来，在一定程度上模拟了压力容器制造时卷板机的工艺情况。冷弯性能是容器用钢材与焊接接头力学性能考核的重要指标。
出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大，则材料的冷弯性能愈好。弯曲程度一般用弯曲角度或弯芯直径d对材料厚度a的比值来表示。
三、属材料韧性指标
1.冲击韧度
金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外，还要求有足够的韧性。材料的韧性与加载速率、应力状态及温度等有很大关系。试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功称为冲击吸收功。冲击试样缺口底部单位横截面面积上的冲击吸收功称为冲击韧度。冲击韧度是评定金属材料在动载荷下承受冲击抗力的机械性能指标，用ak表示，单位为J/cm2。
我国压力容器材料及焊接接头冲击试样规定采用夏比V型缺口，冲击试验有许多种，例如常温冲击试验、低温冲击试验、高温冲击试验、应变时效冲击试验等。采用标准试样进行试验得到的冲击吸收功来检验材料化学成分、金相组织、和加工工艺对其韧性的影响，冲击值为Akv（J）。
ak是早先工程技术上习惯用来作为材料韧脆程度度量及材料承受冲击载荷的抗力指标，后来发现这是不适宜的。因为ak是单位面积的冲击吸收功，与试样形状、截面尺寸、缺口形状和尺寸无关。而实际上由试样截面尺寸和缺口形状及其尺寸的改变所引起的冲击吸收功ak的变化，与缺口处净截面积并不成线性关系。所以截面尺寸不同，所得ak也不同。另一方面，试样断裂时伴随着试样部分体积的严重塑性变形，也就是说，冲击吸收功消耗于产生两个新的自由表面和一部分体积的塑性变形上，因此，定义ak为单位面积的冲击吸收功，并没有反映出冲击吸收功的实质。
目前，国际上通用以冲击功吸收Ak为冲断试样消耗的总功，只要试样符合标准，就不会出错，应用也方便。但是进一步研究发现，用Ak表示也存在问题，因为Ak值也不能完全代表试样断裂前所吸收的总功。冲断试样消耗的总功可分为两部分，其一消耗于试样的变形和断裂；其二消耗于试样掷出及机座本身振动。因此，所吸收的总功Ak为：Ak=试样断裂吸收的能量+试样掷出功+机座振动+…。由于一般情况下，后几项功很小，因此Ak作为试样断裂所吸收的能量误差很小，有足够精度。但对很脆的材料必须注意，不能用大能量摆锤进行试验，因为此时第一项较小，而后几项相对较大，因此会引起较大测量误差。
2.断裂韧度
断裂韧度是反映材料抵抗裂纹临界扩展的一种能力，它是材料固有的力学性能参数。大量的试验表明，它一方面取决于材料的成分、组织和结构等内在因素，另一方面又受到加载速率、温度和试样厚度（即应力状态）等外在条件的影响。
相对材料的其他力学性能来说，材料的断裂韧度是一个比较敏感的力学性能指标，它对于材料研究、应用、制造工艺的选择以及零部件的失效分析有重要的意义。
评价材料断裂韧度最常用的指标是临界应力强度因子K1c和裂纹张开位移COD。
1.临界应力强度因子K1c。按照应力强度因子的一般表达式，应力强度因子K1与裂纹尺寸的平方根及垂直于裂纹的应力成正比。当裂纹尺寸或应力增加时，K1随之增加。当K1达到某一临界值K1c时，裂纹处于临界状态，若K1再增加，裂纹将会失稳扩展。因此，裂纹失稳扩展的临界条件为：K1=K1c
式中K1c表示材料对裂纹扩展的抵抗能力，称为I型受力时的临界应力强度因子，又称为平面应变断裂韧度。K1c是在裂纹尖端平面应变条件下的裂纹扩展阻力。
在传统的强度计算中，强度指标σs和σb与塑性指标δ和φ之间是相互分割的，且塑性指标在强度计算中并不定量反映。而K1c既反映了材料的强度性能，又反映了材料的塑性性能。
断裂韧度K1c的测试方法可按照ASTM E399《金属材料平面应变断裂韧度标准试验方法》、GB/T4161《金属材料 平面应变断裂韧度K1c试验方法》方法和GB/T7732《金属板材表面裂纹断裂韧度K1c试验方法》进行。
2.裂纹张开位移COD。当裂纹尖端超过小范围屈服而进入大范围屈服时，以应力场的强弱来描述受力的大小已没有实际意义，因此断裂失稳扩展临界条件K1=K1c也失效了。在弹性断裂力学中，以裂纹张开位移法即COD法应用最广。研究表明，不同厚度试样在破坏时的临界张开位移基本相同。因此可用裂纹张开位移作为断裂判断依据参量。
采用裂纹张开位移法即COD法的断裂判据为：δ≤δc
式中：δ—外力所产生的裂纹张开位移，mmδc—裂纹张开位移临界值，与线弹性断裂力学中的断裂韧度K1c相似，它反映材料对裂纹开裂的抗力，mm。
四、结语
压力容器设计是一门知识量要求涵盖各个学科的复杂工种，任何知识的缺失都会对设计产品的质量产生影响从而对国家人品生活造成影响。以上简单对压力容器中材料最基本的力学性能及其指标进行了介绍。
参考文献
[1] 王从曾，材料性能学，北京：北京工业大学出版社，2001.
[2] 匡震邦等，材料的力学行为，北京：高等教育出版社，1998.
材料力学范文2
（一）以“轴向拉伸和压缩变形”教学内容开展案例教学
改变传统的对力学计算模型进行受力和变形分析的方法，而是以教室中的投影仪设备安装为例，让学生代表校方安装负责人的身份进入角色。如：学校要在原有建筑的教室中安装投影仪设备需要考虑哪些问题？若在新增投影仪设备自重作用时，原有教室承重结构仍能保障安全的前提下，该考虑什么问题？在投影仪设备型号、自重等已知条件下如何选择投影仪吊杆？选择投影仪吊杆要考虑哪些因素，选择什么材料？吊杆截面形式和截面尺寸如何确定？带着这些让学生感觉无从下手又必须解决的现实问题，开始进行吊杆的受力分析和变形分析，然后在学生已学的图学基础上，再进行立面投影，从而抽象出教材上的力学模型；然后借助多媒体现代化教学手段，引申出工程实际中的吊车绳索、斜拉桥的斜拉杆、千斤顶、活塞杆等工程实际问题中具有同样受力特点和变形特点的这一类变形，统称为轴向拉伸和压缩变形。这样不仅让学生理解了轴向拉伸和压缩变形的基本概念，而且还培养了学生对具体工程问题如何进行受力分析和变形分析的力学思维，树立了学生工程意识和解决工程问题的能力。在受力分析和变形分析基础上，再就如何选择吊杆材料属性等引出轴向拉伸和压缩试验的必要性和具体试验方法等。在确定了吊杆选材后，再就如何确定截面形状和截面尺寸及横截面面积大小和杆长短的影响引出研究内力、应力和应变等概念及其强度、刚度条件公式推导等。然后在学生自己应用强度、刚度条件选取材料和确定截面形状和截面尺寸后，由学生总结发生轴向拉伸和压缩变形这类工程问题的研究方法和考虑的影响因素等。这不仅理论联系实际，增加了学生学习材料力学的兴趣，也使学生的学习能力和解决工程问题的能力得到了显著的提升，而且这种从学生到工程负责人角色的转变，使其责任感和使命感得到了升华，真正实现了材料力学教学的目的。
（二）以“剪切和挤压变形”教学内容开展案例教学
提前预留作业，请学生分组讨论课桌与地面之间连接件螺栓主要的受力特点和变形特点，并讨论：螺栓必须满足什么条件，才能保障课桌的正常使用？举例说明具有这类受力特点和变形特点的连接件还有哪些？这些连接件通常用在哪些地方？课堂上先由各组学生选出代表发表自己组的观点和考虑的因素等，然后由老师来总结并分析课桌与地面之间连接件螺栓受力特点和变形特点，及为什么考虑主要变形是剪切挤压因素而忽略了弯曲变形等次要因素；再借助多媒体现代化教学手段举出小到生活上用的剪刀，大到工程上用的截筋机、剪板机、汽车轮轴的链接以及土木施工脚手架、机械零件的连接，“泰坦尼克号”等船舶、车辆，航空航天的飞机、宇宙飞船等都离不开小小的螺栓、铆钉和键等连接件。在明确了连接件螺栓主要的受力特点和变形特点基础上，用类比法建立与轴向拉伸和压缩强度条件相似的剪切挤压强度条件，再由每个学生自己假设自己推桌子的用力大小具体来选取课桌地脚螺栓的直径，最后由学生一起来确定工程上选择的螺栓直径应该取所有同学计算螺栓直径中的最大值。这样的就地取材的案例式教学不仅仅是学习了剪切挤压的实用计算强度条件，更让学生逐步感觉自己俨然是参与到设计团队中，增强了学生学习和未来工作的信心，开拓了学生的思路和见识，对以后分析问题时如何抓住主要因素和如何设计等起到了促进作用。同理，以学生拧瓶装矿泉水瓶盖、洗衣服时拧衣服等体验和教室内的梁，学生的书、本、笔，讲台的粉笔盒、黑板擦等为案例素材，对扭转变形和弯曲变形进行案例教学，对学生们理解基本概念，掌握其实质内容及熟练应用所学解决具体工程问题，都奠定了坚实的基础。
二、案例教学实施的策略与评价
案例教学这种教学模式在激发学生学习兴趣，增强学生自主学习，促进学生沟通交流合作，树立学生工程意识和分析解决问题能力等方面的作用不言而喻。但在案例教学过程中还应注重以下几方面。
（一）案例选择遵循的原则
在课堂教学过程中，案例的选择要适应教学目标的需要，适应学生现有的发展水平。因此，选择案例时应遵循案例选材的真实典型性、科学完整性、积极教育性、信息适量性等基本原则，这也是成功案例教学的前提要求。[3]
（二）案例教学实施步骤
在案例教学实施过程中，应事先做好充分的课前准备工作，加强案例教学实施过程的课堂管理，注重案例讲评与总结。其具体实施开展案例教学主要包括：1.教师课前选取合理适用的案例，设计分组讨论方案，预留预习教材相关内容和案例分析的课前作业；2.学生课前预习教材相关内容和分组讨论分析案例，在认真阅读案例，充分理解案例所描述的事实和细节及反复思考讨论的基础上，以报告的形式形成自己的见解和解决问题的方案；3.课上，在精心设计基础上，教师紧紧围绕教学内容和教学目标展开具有启发性和目的性的案例讨论分析，使学生在积极参与讨论和思考过程中，都能成为自主学习的主体；4.通过引导学生进行归纳概括，使学生分析问题的思维得到进一步升华的同时，增强自己解决问题的信心；5.为了充分调动学生参与的积极性和提高案例教学的教学效果，还应注重过程管理，在引导学生积极参与的状况下，还应对具有独到新颖见解的学生给予平时成绩加分等奖励。
三、结语
材料力学范文3
关键词：材料力学；教学方法；改革探究
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-120X（2016）14-0071-02
材料力学是力学、机械、土木工程等工科类专业的必修课，也是一门重要的专业基础课程，是学习后续专业课程的重要基础。该课程理论性强，且与工程实际结合紧密。随着技术的快速进步，传统的材料力学教学已难以满足需要，加之高职教育以工学结合为主，注重实践动手能力，并需要掌握够用的理论知识，为适应新形势，提高高职材料力学课程教学质量，作者从课程内容、教学方法、实验教学、考核方式等方面，进行了一系列探索与改革[1][2]。
一、调整课程结构，精简教学内容
材料力学是一门密切联系工程实际的学科，它的一些基本概念、基本理论和基本方法，不仅是学习后续课的基础，而且也可以用来解决工程中的实际问题。通过材料力学的学习，要求学生对构件的强度、刚度和稳定性等问题具有明确的基本概念，掌握必要的基础知识、比较熟练的计算能力、初步的实验能力和解决工程实际问题的能力，为学习后续课程和进一步提高分析问题和解决问题的能力奠定必要的力学基础。传统的教学体系虽便于学生掌握基本概念和基本方法，但太过于强调知识的系统性与结构的完整性，内容多，花费时间大，没有给学生足够的思维时间，在一定程度上抑制了学生的创造力和想象力，没有激发学生的学习积极性。加之高职学生的社会定位要求学生掌握实用知识，并能将理论与实践结合。因此，在组织教学内容时，要跳出既有的结构框架，对教学内容结构作出调整。采用项目教学的方法可以在较少的学时内完成教学任务并达到理想的教学效果。“项目教学法”将课程解构为“零件基本变形”“零件组合变形”“零件应力状态分析”“零件强度理论”“压杆稳定”“能量法”等几个项目[3]，引导学生用具体生动的实例去解决和分析剪切、扭转和弯曲等问题。这样，可以促进学生理解与掌握关于材料力学的学习和解决问题的方法，使所学知识真正融会贯通。
二、优化教学模式，多途径并举
（1）通过教师讲授向学生传授基础理论知识和方法。口头讲授灵活性大、适应性强，无论课内教学或课外教学，也无论是感性知识或理性知识，口头讲授都可运用；注意语言要准确清晰、简练生动、浅显易懂，突出重点、难点和关键；切忌“满堂灌”，导致课堂教学中的机械学习；在教学过程中教师应充分发挥主导作用，根据学生的反应，适当、及时地调整教学内容和方法手段。
（2）教师课前向学生提出问题，并通过问答的形式来引导学生获取或巩固知识，增加师生互动，激发学生的思维，调动学习的积极性，使学生获得知识、发展智力。向学生提问的问题要多种多样、难度适宜；教师对学生的回答一定要做出一定的总结、评价和指导；师生在互动过程中，教师可根据学生的反馈信息调整和改善教与学的活动。
（3）演示教学。通过把实物或直观教具展示给学生，获得感性知识，帮助学生理解掌握相关知识，提升学生的注意力，引起学生兴趣，有助于巩固记忆，提升学生观察能力、思维能力和想象能力，使课堂不再那么沉闷、枯燥，使学生的主体地位得到充分体现；注意演示内容一定要贴近生活，这样，教师的演示才能引起学生的共鸣。如果有必要的话，可以进行多次演示，演示过程中，教师可提出问题，让学生围绕演示主题作进一步思考，也可以让学生自己动手操作，能够使演示教学的效果得到进一步强化。
（4）充分合理地利用多媒体进行教学，最大限度地发挥多媒体优势。多媒体教学具有灵活多样的表现形式，可以做到声形并茂、图文兼顾、动静结合，容量大、直观性强，易被学生接受。制作实用性课件，使抽象难懂的内容变得直观易懂；多媒体课件的设计要注意细节，如图文搭配要合理，字号要协调，整体色调要和谐、声像的使用要慎重；多媒体电子板书要与黑板板书相结合，黑板板书是教师配合讲授和练习的需要；用多媒体教学要注意节奏，避免播放画面如走马观花，课件始终应服务于教学而不是教学围绕着课件；尽量让学生参与课件的制作和操作过程，提高学生的参与意识，加深对所学知识的印象；始终注意多媒体是教学的一种辅助手段，是为教学服务的，制作多媒体课件时要把主要精力用在重点、难点的突破上，切忌喧宾夺主。
（5）教师指导学生充分利用网络、图书馆等资源，通过查阅及阅读材料力学相关文献，掌握研究前沿方向，让学生获取最新的知识，培养学生的自学能力。
（6）在教师的指导下，针对教材中的基础理论和实践或主要疑难问题，进行分组讨论、辩论。这不仅能够调动学生学习的积极主动性，巩固所学知识，还能锻炼学生的逻辑思维能力、口头表达能力和沟通能力。
三、加强实验教学，培养能工巧匠
在教学中，教师要对学生的创新意识和创新能力起到一种引领作用。为了培养学生的创新能力，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，我们举办系部学生创新设计大赛；以教师为指导、学生为主体参加省级相关竞赛以及大学生工业设计大赛，使学生能够将力学知识应用到机械工程中去，从而在实践中提升学生的创新、创造能力，培养学生精益求精的工匠精神，打造技师型专业大学毕业生。
在实践教学过程中应用辅助分析软件（如有限元分析等），对轴向拉力和压力、轴套类扭矩转矩、梁变形问题进行ansys分析，得到扭矩图、弯矩图及应力分布状况。大部分学生对使用软件解决问题表现出浓厚的兴趣，提高了教学效果。[4]
四、健全评价考核机制
采取综合成绩评定方式，包括平时表现、施行项目过程性考核、期末大作业综合考核。平时表现：如考勤、上课表现及作业情况。项目过程考核：①零件基本变形；②零件组合变形；③零件应力状态分析；④零件强度理论；⑤压杆稳定；⑥能量法等几个项目进行分项考核[5]。每完成一个项目考核一次，考核的具体方式为笔试及答辩的形式，既可以考核学生对理论知识的理解和掌握程度，又可以检验学生实际操作能力。期末大作业综合考核：将本学期所学的理论与实践知识进行结合，独立完成由老师设定的综合项目，最终以论文的形式进行考核。
本文对材料力学教学的一些问题进行了改革探索。当前的材料力学课程教学中还存在着诸多问题，通过不断的总结和探索，并逐渐地融入课堂，为材料力学新的教学改革贡献力量。根据所在专业人才培养的目标，针对现阶段出现的主要问题，对材料力学课程课程内容、教学方法、实验教学、考核方式等方面进行改革与创新。
参考文献：
[1]刘鸿文.材料力学（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2011.
[2]徐广民.材料力学实验[M].成都： 西南交通大学出版社，2013.
[3]许晨光.材料力学教学改革初探[J].山西建筑，2013，39（26）.
材料力学范文4
【Abstract】Some applications of ANSYS on teaching of mechanics of materials were introduced by the characteristic and teaching process in mechanics of materials. When the CAE was applied in mechanics of materials teaching, it can make the course more vivid. This means gains good teaching effect to inspiring study interest, improving quality of teaching.
【Key words】Mechanics of materials ANSYS Teaching method
随着计算机应用的普遍深入，将计算机应用软件应用到高等教育教学课堂中去，已被越来越多的教师和学生接受，通过实践证明，该方法可以大大提高学生的学习兴趣。《材料力学》课程是我国各高等院校机械类及相近专业普遍开设的一门重要的专业技术基础课，该课程知识点较多，知识相对零散，学生学习起来易感到枯燥，为提高学生学习兴趣，将大型计算机应用软件ANSYS技术融入到课堂教学中去，既可以让学生学习、了解计算机辅助工程，又可以增加材料力学课程的趣味性。
一、计算机应用软件ANSYS的特点
计算机辅助工程的应用软件较多，而进行力学方面分析的软件ANSYS功能较为强大，该软件是世界范围内增长最快的CAE软件，能够进行包括结构、热、声、流体等方面的研究，具有强大的数值计算和仿真功能，能够对材料力学的弹性变形体进行有效的计算。因此将ANSYS与材料力学教学有机结合，可以增强教学效果，提高教学质量，让学生在复杂的计算后看到一些更直观的图像，有利于对理论计算过程的理解。
二、利用ANSYS图像绘制功能展现弹性体变形情况
ANSYS软件有强大的图像绘制功能，可以将整个变形体的变形过程很好的绘制出来，让学生对变形体的变形过程有更加直观的理解，让理论计算与形象思维有机结合起来。
例1，求某一工字钢梁在弯曲时的某点的挠度。求解工字钢在力P作用下A点的变形，已知：P=4000lb，L=72in，IZZ=833in4，E=29E6psi，H=12.71in，横截面面积A=28.2in2。
用有限元分析软件
ANSYS进行分析时可以
将工字钢梁简化为一条
直线，然后对其建模、
输入参数、网格划分、
施加约束并进行加载，
最后求解得出所要结果。
利用ANSYS图形绘制功能得出梁变形后曲线及A点挠度。从图2可以看出A点挠度为0.020601，与利EI用计算公式计算
的结果 ，与仿真结果相符合，从图中我们可以
看出变形之后的曲线及挠曲线形状。
例2，利用ANSYS动画仿真功能模拟细长压杆失稳。
框架结构的端部固定端约束，横截面是边长为150mm的正三角形构架，框架总长15m，分成15小结，每小节长1m，求该结构顶部三角顶点受相同集中载荷作用时的屈曲临界载荷。已知所有杆件均为空心圆管，内半径为4mm，外半径为5mm，所有接头均为完全焊接。材料弹性模量为E＝1.0×1011psi，泊松比μ＝0.35。
框架结构模型见图3。通过对框架结构进行建模、加载，通过ANSYS有限元分析得出框架的十阶模态，列表见图4。
通过求解可以看出一二阶相等，三四阶相等依次类推，出现这种情况的原因是因为横截面为正三角形，对X和Y的惯性矩相等。所以只展现奇数阶屈曲模态图。
一阶屈曲模态见图5；三阶屈曲模态见图6；五阶屈曲模态见图7；七阶屈曲模态见图8；九阶屈曲模态见图9。
利用ANSYS里面的动画演示功能演示框架的屈曲变形，给学生以形象直观的视觉效果。也可以使学生更好的理解临界力的
表达式 中n取不同整数时不同临界力的屈曲变形情况，
在教学中学生经常会不理解计算的欧拉公式是取的n=1时最小压力，当n取其他值时会出现什么情况想象不出来，经过ANSYS的分析得出多阶屈曲模态，使抽象的理论变为形象的动画，使学生更容易理解细长杆受压时的屈曲现象，有助于更好的理论学习。
这里仅举出了一些简单的例子进行说明ANSYS在材料力学中的应用，一些复杂的情况也可以在软件中进行求解。
三、在课堂中渗入ANSYS应用
随着计算机技术的普及，在专业基础课程教学中渗入计算机应用技术已成为必然，计算机辅助工程（CAE）是计算机技术与现代工程方法的完美结合，ANSYS软件以它强大的分析功能成为CAE软件的应用主流。材料力学课程是机械工程等专业所必修课程之一，将CAE技术融入到课堂中去，使学生提前了解CAE技术，为今后计算机应用技术的学习打下良好的基础，同时也增加了专业基础课的学习兴趣。
材料力学范文5
[关键词]内力 截面法 轴力 扭矩 弯矩
一、背景
本人讲授材料力学及工程力学等工科类专业基础课程多年，通过教学经验的累积以及深入的思考，对截面法求解内力做了总结，提出了各种基本变形情况下求解相应内力的一种统一方法。无论是轴向拉压的轴力、扭转产生的扭矩或是弯曲产生的剪力以及弯矩都可以采用该方法。应用在教学环节中收到了比较好的效果，使得学生在求内力这个环节上，能够做到快速准确，不会出现正负号上的错误，为画内力图以及列剪力弯矩方程都带来了很大的方便。
目前材料力学教材有多个版本，多数普通高校使用的是由孙训方、方孝淑等编著的《材料力学》（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）第五版。无论哪个版本有关内力求解均采用截面法，即保留一段，去掉另一段，去掉的对保留下来的作用用内力来替代。然后列平衡方程，所有外力及待求内力之代数和为零；但方程中待求内力的方向没有明确交代，带有任意性，只是根据得到的结果再来确定内力的方向。最后才对内力的正负号做出规定。从内容顺序看上有点混乱，经常令学生感到困惑。因此进行内力求解的时候，学生容易把内力方向搞错，看似简单的知识点却给学生的学习带来一定的困惑。这就直接影响到后续问题的学习。
二、内力求解步骤
对截面法求内力所做的改进，具体分为以下几个步骤：
1）在所求内力的地方将杆件假想截开。保留其中的一段，截面上暴露的内力是去掉的部分对保留部分的作用但暂不标示。
2）明确内力正号方向。遵从书中的内力正负号方向的约定，并在截面上按正号方向将未知的内力标示出来。
3）内力求解。在平衡方程中只有内力一个未知数，这样可以将内力直接列在等式的左边同时将保留段上的所有的外力和已经求出来的支座约束反力列在等式的右边并求代数和。且外力与所设内力方向相同则为负号，若方向相反则为正号。
三、实例分析
（一）轴力计算
例1，如图1a所示，求截面1-1上的轴力。
解：在截面1-1处将杆件假想截开，保留右段，目的是避开求固定端的约束力。依据轴力正负号的规定，即拉为正，压为负，在截面处以正号方向标示出未知轴力 ，如图1b所示。
则轴力为，
FN=-P-2P=-3P （1）
轴力符号为负号，表明实际轴力为压力，方向指向截面。
（二）扭矩计算
例2，如图2a所示，求截面1-1上的扭矩。
解：在截面1-1处将杆件假想截开，保留其左段，依据扭矩正负号右手螺旋法则的约定，扭矩矢量方向背离截面为正，指向截面为负。在截面处以正号方向标示出待求扭矩 ，如图2b所示。则扭矩为，
T=0.6+0.8=1.4Me （2）
扭矩为所设的方向。
（三）剪力及弯矩计算
首先明确剪力及弯矩正负号的约定，即使微段梁两横截面间发生左上右下错动的剪力为正，反之为负；使得微段梁发生下凸上凹的弯矩为正，反之为负，如图3所示。
例3，如图4a所示，求截面1-1处的剪力及弯矩。
解：1）梁的内力求解首先要进行支座约束反力的计算。梁处于静力平衡状态，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处将梁截开，取左右段均可，这里取右段，依据剪力及弯矩正负号的约定，在截面处标示出未知剪力及弯矩的正号方向，如图4b所示。
剪力 等于所有竖向荷载的代数和，将其直接列在等式右端，则，
表明剪力为所设方向，即向上。
弯矩 等于所有外荷载对截面形心取矩的代数和，将其列在等式右边，则，
方向为顺时针。
四、小结
上述算例均采用所提出的改进截面法。通过观察可以发现，该方法的优点在于：不用列平衡方程，计算显得非常简洁，计算结果直接得出，并且同时表明了内力方向。在几年的教学实践中收到了很好的效果，利用该方法学生较为容易掌握内力求解这一教学大纲所要求的基本知识点。也为后续相关内容的学习打下了良好的基础。
目前，由于普通高校不断的扩招，学生学习素质相对下降，因此我们应尽量使得教材编排更加简明，内容的叙述上更加有条理性。这样会便于学生接受和掌握，以适应当前的状况要求。
[参考文献]
[1]孙训芳，方孝淑等.材料力学（第五版）[M].高等教育出版社，
[2]范钦珊.材料力学（第二版）[M].高等教育出版社，2005，07
[3]刘鸿文.材料力学（第五版）[M].高等教育出版社，2
材料力学范文6
【关键词】材料力学；计算公式；分类记忆；教学效果
材料力学是针对我校机械类、材料类专业学生开设的一门理论性较强的技术基础课。由于课程内容复杂，计算公式繁多，多数学生在记忆上存在一定的难度，计算准确性和学习积极性受到影响，进而导致教学效果很不理想。因此，材料力学计算公式的记忆问题成为一个急需解决的主要问题。根据课程特点，结合教学实践，借鉴他校和他人教学改革思路[1-4]，摸索出了一套行之有效的材料力学计算公式分类记忆方法，取得了良好的教学效果。
经过观察不难发现，这几组公式的结构完全相同，都是分数的形式。如果记忆的是轴向拉伸和压缩的计算公式，那么后面的剪切、扭转和弯曲的计算公式可以记忆为：分子中的截面内力变换一下形式，分母中的截面参数和变形刚度也相应变换一下形式。
类似地，还有主应力、主应变和主惯性矩公式也可以用这样的替换方法来记忆。
通过分类记忆，就算再难的公式也会记住的。养成分类记忆的习惯，不仅有助于提高记忆力和观察力，还有助于提高想象力和创造力。
2 教学效果
在分类记忆方法的影响下，学生就能主动地记忆看似复杂、繁乱的材料力学计算公式了，课堂练习和课后作业的计算准确性就会相应地得到提高。在教师的正确引导下，学生学好材料力学的信心就会逐渐增强，学习积极性不断提高，从而体会到学习材料力学不再是一件很痛苦的事情，而是一件很快乐的事情。
2.1 提高了学生的计算准确性
以往学生对学习材料力学缺乏兴趣，原因之一就是计算公式没有记住。在教学过程中，经常有学生反映材料力学公式多，不好记，结果导致课堂练习和课后作业的计算准确性低。经调查发现，这种情况具有普遍性。这个问题如果解决不好，势必会影响教与学的效果。引入分类记忆方法后，公式记住了，学生的计算准确性自然就提高了。
2.2 提高了学生的学习积极性
以往学生对学好材料力学缺乏信心，原因之一就是辛勤付出没有回报。经常出现这种情况：虽然学生学习很努力，但是成绩不理想。分析原因，公式没记住，解题错误多，努力没收获，结果导致学生的自信心受到打击，学习积极性上不来。引入分类记忆方法后，公式记住了，成绩上去了，付出有回报，学生的学习积极性自然就提高了。
3 结束语
材料力学计算公式的分类记忆探索取得了一定的成效，现已获得校方和学生的认可。通过对材料力学计算公式的分析整理，进行分类记忆探索，进一步强化对知识的学习和掌握要求，不仅仅是能领会教材中的知识，而且能把获得的知识在头脑中记忆下来。只有这样，才能在作业、考试及以后的工作中灵活运用，也才算真正掌握了知识。因此，这种记忆方法值得进一步推广，以获得更好的教学效果。
【参考文献】
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[2]肖同亮，生涛.浅谈材料力学中自由扭转的切应力公式推导[J].科技信息，2009，（12）：54.
[3]顾云风.材料力学中应力计算公式的教学探讨[J].中国科技信息，2011（9）：243.
[4]刘亮，胡玉茹，张元海.用材料力学公式计算任意截面短梁正应力时的修正项研[J].计算力学学报，2015，32（3）：383-387.
