《材料力学》实验教学大纲

课程名称（中文）

材料力学实验

课程代码

14210170

课程名称（英文）

Experimental Mechanics of Materials

开课实验室

土木学院力学实验室

课程平台

专业实践

课程性质

必修

课程（群）团队

力学实验室

课程类型

独立实验课程

实验学分/学时

0.5/8

授课语言

中文

适用专业

水利类、港越、水越、土木类、力学等

先修课程

理论力学、材料力学、大学物理、高等数学

课程简介

材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分，是面向水利类和土木类等专业开设的实验课程。材料力学中的一些物理公式是建立在实验、观察、推理、假设的基础上，它们的正确性还必须由实验来验证。学生通过做实验，用理论来解释、分析实验结果，又以实验结果来证明理论，互相印证，以达到巩固理论知识和学会实验方法的双重目的。材料力学实验主要教学内容有：低碳钢和铸铁的拉伸试验、压缩试验、扭转试验、材料弹性常数的测定、梁的弯曲试验和弯扭组合试验。

本课程的任务是使学生通过实验课的学习，了解做材料力学实验所需设备的工作原理、各种力学实验的原理，并能够根据实验结果来分析计算材料的强度指标。通过本实验课程的学习，学生应达到下列要求：了解国家的相关材料力学实验方法；了解材料力学实验的设备和相关实验装置；能熟练分析处理杆件在拉伸、压缩、扭转、弯曲和弯扭组合变形实验的数据，并计算材料的相应极限强度；对根据假设导出的理论公式加以验证。

教材与参考资料

1.《材料力学实验》第4版，刘鸿文、吕荣坤著，高等教育出版社，2017；

2.《材料力学性能原理与实验教程》，王吉会等著，天津大学出版社，2018。

网络教学资源

http://lixue.lctu.cn/index1.html

教学目标

教学目标

支撑毕业要求指标点

1.通过港珠澳大桥沉管隧道E29和E30段安装合拢后又重新返工的例子，使学生认识到实际工程建设中，除了需要扎实的专业基本功，更需要精益求精、严谨求实、面向问题勇于挑战、勇于解决的精神。作为各行各业的未来的工程师，必须养成一丝不苟、永求真知的专业习惯，具有工匠精神。通过堤溪大桥等结构破坏造成人员上网、经济损失的例子，使得学生树立设计安全、生产安全的意识，增强责任感。

8.2（职业素养）：理解工程师的职业责任，能够在工程实践中理解并遵守职业道德和规范。

2.通过本实验教学，要求学生正确掌握材料力学实验的目的、原理和操作方法，掌握测定金属材料拉伸，压缩，扭转，弯曲等基本力学性质，进一步加深对材料力学理论的理解。

1.1：掌握数学、自然科学、土木工程基础知识和专业知识，能够运用其理论和方法描述土木工程专业领域的复杂工程问题，并建立数学和力学模型。

3.培养学生独立准备和进行实验以及分析问题解决问题的能力，细致观察实验现象、归纳、综合、正确处理数据的能力，根据实验结果验证实验原理，以及提出合理性设计方案等。

1.2：能够运用数学、自然科学、土木工程基础知识和专业知识对土木工程专业设计、建设、管理和养护领域的复杂工程问题的数学和力学模型进行推演并验证其正确性。

4.培养学生严谨、认真、实事求是的科学态度，掌握科学的思维方法，为学生进一步学习后续课程及将来从事相应学科科学技术工作打下坚实的基础。

12.1：拥有健康的体魄，开拓进取的精神，具有自主学习的能力，具备终身学习的意识和行动力。

12.2：能够根据土木工程行业不断发展，具备不断自主学习能力和适应行业新发展的能力。

实验项目

序号

实验项目名称

实验内容与要求

学时

实验性质

实验类型

主要设备

1

金属材料拉伸实验

本实验主要是通过对低碳钢和铸铁试件进行拉伸试验，测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服极限和强度极限；测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：断后伸长率和断面收缩率；测定铸铁拉伸时的强度性能指标：强度极限；比较并分析低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能特点和断口破坏特征。

1

必做

验证

微机控制电子万能试验机、游标卡尺

2

金属材料压缩实验

本实验主要是通过对低碳钢和铸铁试件进行压缩试验，测定压缩时低碳钢的屈服极限和铸铁的强度极限。

0.5

必做

验证

微机控制电子万能试验机、游标卡尺

3

金属材料静弹性模量E的测定

本实验主要通过对低碳钢试件在弹性范围内进行拉伸试验，测得相应荷载下的轴向变形，计算出弹性模量；在比例极限内，验证虎克定律；测定钢材的弹性模量；学习拟定试验加载方案。

0.5

必做

验证

微机控制电子万能试验机、游标卡尺、测量变形用的电子引伸仪或球铰式

4

金属材料扭转实验

测定低碳钢的剪切屈服极限及剪切强度极限；测定铸铁的剪切强度极限；观察并比较低碳钢及铸铁试样扭转破坏的情况。

1

必做

验证

游标卡尺、微机控制扭转试验机

5

低碳钢材料切变模量的测定

测定低碳钢材料的切边模量G，并验证剪切虎克定律；掌握扭角仪的原理及使用方法。

1

必做

验证

游标卡尺、圆轴扭转测试仪

6

纯弯曲梁正应力实验

学习使用应变片和电阻应变仪测定静态应力的疾奔原理和方法；测定梁在纯弯曲时横截面上的应力及其分布情况；实验结果与理论值比较，验证理论公式的正确性。

2

必做

验证

YE2593程控应变仪、力学多功能实验台、力传感器、数字测力计

7

弯扭组合变形的主应力测定

学习用电测法测定平面应力状态下一点处主应力的大小和方向的原理与方法；学习使用应变花

2

必做

综合

YE2593程控应变仪、力学多功能实验台、何在传感器、数字测力计

实验考核

考核方式与权重

考核环节

目标1

目标2

目标3

目标4

实验报告

80%

80%

实验过程

20%

20%

实验心得体会

100%

100%

总权重

100%

100%

100%

100%

总成绩

实验报告成绩=实验1×15%+实验2×15%+实验3×10%+实验4×15%+实验5×10%+实验6×20%+实验7×15%

实验总成绩=实验报告成绩×70%+实验过程×20%+实验心得体会×10%

评分标准

评价项目

90-100

80-89

70-79

60-69

<60

学习能力

学习态度认真仔细、 善于独立思考分析。

学习认真仔细，能够独立思考分析问题。

学习较为认真，能够思考分析问题。

学习还算认真，能够思考分析问题。

学习态度极为不端正。

操作能力

实验前严格遵守实验室规定，熟悉各个实验项目，实验过程中能够迅速准确把我核心知识点以及操作步骤，善于领导和团结同学顺利完成实验。

实验前严格遵守实验室规定，基本熟悉实验项目，实验过程中能够较为顺畅完成实验操作。

实验前严格遵守实验室规定，了解实验项目，实验过程中能够配合同学参与完成实验操作。

实验前严格遵守实验室规定，了解实验项目，实验过程中能够配合同学参与完成实验操作。

不遵守实验室规定，不能操作仪器设备，不参与实验项目操作。

分析计算能力

课后能够熟练运用所学知识独立及时完成实验报告，计算过程详细，计算结果准确。

课后能够独立及时完成实验报告，计算过程较为详细，计算结果较为准确。

课后能够独立完成实验报告，计算过程较为简单，计算结果基本准确。

课后能够完成实验报告，计算过程简单，计算结果不够准确。

不能够按期完成实验报告中各个项目，实验报告计算过程简单，计算结果不准确。

分目标达成度

目标1达成度=

/n

(n为班级学生数，下同)

目标2达成度=

/n

目标3达成度=

/n

目标4达成度=

/n

总体目标达成度

)/n

大纲撰写人

赵莉

大纲审核人

唐亮