工程力学教案

第一篇：工程力学教案

《工程力学》主要讲授静力学的基本内容和轴向拉压、扭转、弯曲、应力状态理论、强度理论、压杆稳定、组合变形等主要内容，该课程是电气工程，安全工程、测绘工程等专业的一门重要的专业基础课程，是相关专业的学生学习后续课程、掌握本专业技术所必备的理论基础。以下是工程力学教案，欢迎阅读。

一、课程目的与任务

掌握力系的简化与平衡的基本理论，构筑作为工程技术根基的知识结构；通过揭示杆件强度、刚度等知识发生过程，培养学生分析解决问题的能力；以理论分析为基础，培养学生的实验动手能力；发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。

二、教学基本要求

1．掌握工程对象中力、力矩、力偶等基本概念及其性质；能熟练地计算力的投影、力对点之矩。

2．掌握约束的概念和各种常见约束力的性质；能熟练地画出单个刚体及刚体系的受力图。

3．掌握各种类型力系的简化方法和简化结果；掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质；能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。

4．掌握各种类型力系的平衡条件；能熟练利用平衡方程求解单个刚体和刚体系的平衡问题。

5．理解材料力学的任务、变形固体的基本假设和基本变形的特征；掌握正应力和切应力、正应变和切应变的概念。

6．掌握截面法；熟练运用截面法求解杆件（一维杆件）各种变形的内力（轴力、扭矩、剪力和弯矩）及内力方程；掌握弯曲时的载荷集度、剪力和弯矩的微分关系及其应用；熟练绘制内力图。

7．掌握直杆在轴向拉伸与压缩时横截面的应力计算；了解安全因数及许用应力的确定，熟练进行强度校核、截面设计和许用载荷的计算。

8．掌握胡克定律，了解泊松比，掌握直杆在轴向拉伸与压缩时的变形计算。

9．掌握剪切和挤压（工程）实用计算。

10．掌握扭转时外力偶矩的换算；掌握圆轴扭转时的切应力与变形计算；熟练进行扭转的强度和刚度计算。

11．掌握纯弯曲、平面弯曲、对称弯曲和横力弯曲的概念；掌握弯曲正应力公式；熟练进行弯曲强度计算；掌握杆件的斜弯曲、弯拉（压）组合变形的应力与强度计算。

12．掌握梁的挠曲线近似微分方程和积分法，了解叠加法求梁的挠度和转角。

三、教学的重点与难点

教学重点：

1．绘制物体受力分析图；

2．力线平移定理及力系的平衡方程及其应用；

3．轴向拉压的强度条件、静定桁架节点位移计算；

4．圆轴扭转时横截面上的切应力与相对扭转角及扭转的强度和刚度条件；

5．平面对称弯曲的内力图及利用载荷集度、剪力方程和弯矩方程的微分关系、积分关系和突变关系绘制梁的内力图；

6．平面对称弯曲梁的弯曲正应力及梁变形的积分法和叠加法。

教学难点：

1．平面力系物系平衡问题的解法；

2．简单桁架的内力计算及静定桁架节点位移计算；

3．平面对称弯曲的内力图及利用载荷集度、剪力方程和弯矩方程的微分关系、积分关系和突变关系绘制梁的内力图；

4．计算梁变形的积分法和叠加法。

四、课程内容与学时分配

第一部分 静力学基本概念与公理（4学时）

1．静力学基本概念与公理

2．约束和约束力

3．受力图

第二部分 汇交力系（1学时）

1．汇交力系的合成2．汇交力系的平衡条件

第三部分 力偶系（1学时）

1．力对点之矩矢

2．力对轴之矩

3．力偶矩矢

4．力偶等效条件和性质

5．力偶系的合成和平衡条件

第四部分平面任意力系（8学时）

1．力的平移

2．平面任意力系向一点简化

3．平面任意力系的平衡条件

4．刚体系的平衡

5．静定与静不定问题的概念

第五部分 绪论（2学时）

1．材料力学的研究对象

2．材料力学的基本假设

3．外力与内力

4．正应力与切应力

5．正应变与切应变

第六部分 轴向拉伸与压缩（含实验共10学时）

1．基本概念

2．轴力与轴力图

3．拉压杆的应力与圣维南原理

4．材料在拉伸与压缩时的力学性能

5．应力集中概念

6．失效、许用应力与强度条件

7．胡克定律与拉压杆的变形

8．简单拉压静不定问题

9．连接部分的强度计算

第七部分 扭转（6学时）

1．基本概念

2．动力传递与扭矩

3．切应力互等定理与剪切胡克定律

4．圆轴扭转横截面上的应力

5．极惯性矩与抗扭截面系数

6．圆轴扭转破坏与强度条件

7．圆轴扭转变形与刚度条件

第八部分 弯曲内力（2学时）

1．基本概念

2．梁的计算简图

3．剪力与弯矩

4．剪力、弯矩方程和剪力、弯矩图

5．剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系

第九部分 弯曲应力（6学时）

1．基本概念

2．平面对称弯曲正应力

3．惯性矩与平行移轴定理

4．平面对称弯曲矩形截面切应力

5．梁的强度条件

6．梁的合理强度设计

7．双对称截面梁的非对称弯曲

8．弯拉（压）组合第十部分 弯曲变形（含实验共6学时）

1．工程中的弯曲变形问题

2．挠曲线近似微分方程

3．用积分法、叠加法求弯曲变形

4．简单超静定梁

5．梁的刚度条件和合理刚度设计

第二篇：工程力学教案

《工程力学》教案

开课单位：航海学院专

业：轮机工程授课对象：轮机工程本科主讲教师：张敏课程的教学目的和要求

工程力学是一门理论性较强的技术基础课，是高等院校工科专业的必修课。1.1 目的

通过本课程的学习，使学生掌握物体问题，初步学会分析、解决一些简单的工程实际问 题培养学生解决工程计算中有关强度、刚度和稳定性问题的能力，以及计算能力和实验能力，为工程设计打下必要的基础。1.2 要求

1.2.1 理论知识方面

（1）能正确地选取分离体并画出受力图，比较完整地理解力、力矩和力偶的基本概念和性 质，能熟练计算力的投影和力矩；

（2）掌握运用各类平面力系的平衡方程求解单个物体及简单物系的平衡问题的知识；（3）掌握分析杆件内力并做相应内力图的基本知识；

（4）掌握分析杆件的应力、应变，进行强度和刚度计算的基本知识；

（5）对应力状态和强度理论有一定认识，并能进行组合变形下杆件强度计算；（6）初步学会分析简单压杆的临界载荷，并进行压杆稳定性的校核； 1.2.2 能力、技能方面

（1）具有从简单的实际问题中提出理论力学问题并进行分析的初步能力；（2）初步具备计算强度、刚度、稳定性的计算及构件设计的能力；（3）初步具备合理选材及对常用材料基本力学性能进行测试的能力。2 教材及参考书目 2.1 教材

（1）西南交通大学应用力学与工程系编，工程力学教程》，北京：高等教育出版社，2004。《（2）范钦珊主编，《工程力学》，北京：清华大学出版社，2005。2.2 参考书目

（1）范钦珊主编，《工程力学》，北京：机械工业出版社，2002。

（2）王振发主编，《工程力学》，北京：科学出版社，2003。

（3）上海化工学院、无锡轻工业学院编，工程力学》 上册），北京：高等教育出版社，2001。《

（（4）周松鹤，徐烈煊编，《工程力学》，北京：机械工业出版社，2007。3习题

习题是本课程的重要教学环节，通过习题巩固讲授过的基本理论知识，培养学生自学能 力和分析问题解决问题的能力。本课程课后习题量较大，在讲授完每次内容后，均安排有一 定数量的习题、思考题，作业每周收一次。4 实验环节

实验是本课程的重要的教学环节。要求学生掌握工程力学的基本实验方法，能独立进行 操作，正确地处理实验结果并完成实验报告，教学内容

（一）静力学部分

第一章 静力学的基本概念 第二章平面汇交力系 第三章 力矩、平面力偶系 第四章平面一般力系 第五章 摩擦

受力图

2第六章 空间力系和重心

（二）材料力学部分 第一章 轴向拉伸和压缩 第二章 剪切 第三章 扭转 第四章 弯曲内力 第五章 弯曲应力 第六章 弯曲变形

第七章 应力状态和强度理论 第八章 组合变形构件的强度 第九章 压杆的稳定性 教学方法：

1、课堂教学手段主要采用多媒体。

2、采用启发式教学，鼓励学生自学，以“少而精”为原则，精讲多练；

3、加强与学生的沟通，增加课堂讨论，调动学生的主观能动性。

学习方法提示：

1、提前预习，以提高听课效率；

2、认真做好课堂笔记；

3、课后认真复习，以巩固所学知识；

4、独立按时地完成课后作业，以便掌握课程学习的实际情况。

成绩评定方法：

1、平时（包括考勤、作业、课堂提问）成绩占 30%；如作业缺三次，平时成绩扣一半；如 缺五次，没有平时成绩；

2、期末考试成绩占 70%。

考核方式： 闭卷。

（一）静力学部分

第一章 静力学的基本概念

一、教学要求

1、使学生了解本课程的研究对象、研究内容，明确学习本课程的目的；

2、掌握力和刚体的概念及静力学公理；

3、掌握约束及约束反力的基本知识；

4、初步掌握物体及简单物系的受力分析，合理选择分离体并画出受力图。

二、本章重点

本章讲授的重点是“静力学公理”，“约束和约束反力”“物体的受力分析和受力图”。

三、学时和教案安排

本章讲授 4 学时，安排 2 个教案。【教案 JA1-1】

受力图

31、教学内容

本讲介绍静力学的研究对象、研究内容及学习方法，重点介绍力与刚体的概念以及静力 学公理。

2、教学方法

从本课程能解决的问题着手介绍本课程的研究对象、研究内容及如何学好本课程，然后 介绍力和刚体的基本概念，重点介绍静力学公理。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

强调本课程的特点，着重强调学好本课程必须完成大量的课后作业，同时说明只要努 力一定能学好本课程。【教案 JA1-2】

1、教学内容

本讲介绍常见的约束类型与约束反力特性，对物体和简单物系进行受力分析，画受力图。

2、教学方法

举例说明柔索、光滑面、铰链、固定铰支、活动铰支、固定端约束，并按照选定研究对 象、画分离体、画受力图的过程依次介绍，这是整个工程力学的基础知识。需要讲解大量的 例题。

3、教学手段

采用多媒体，介绍约束类型和受力图时结合常见的例子，可利用图片予以形象地说明。

4、注意事项

必须向学生强调画分离体和受力图是进行力学分析的起始和关键，非常重要。另外，需 要强调二力杆的判断一定准确，物系内力在画整体受力图时不需要画。第二章平面汇交力系

一、教学要求

1、掌握平面汇交力系合成的几何方法和解析方法；

2、掌握平面汇交力系平衡方程求解及应用。

二、本章重点

本章重点介绍平面汇交力系合成的解析法以及平面汇交力系平衡方程的求解。

三、学时和教案安排

本章讲授 2 学时，安排 1 个教案。【教案 JA2-1】

1、教学内容

本讲介绍工程中的平面汇交力系问题，包括其合成的几何法及几何条件，解析法及平衡 方程的求解。

2、教学方法

从简单的工程实际中的平面汇交问题介绍平面汇交力系的概念，平面汇交力系的几何法 及几何条件，重点介绍解析法。

3、教学手段

多媒体教学，对比几何法和解析法。

4、注意事项

需要理解平面汇交力系平衡的几何条件和解析条件。

4第三章 力矩

一、教学要求

平面力偶系

1、理解力矩、力偶的概念、力偶的三要素及力偶的等效定理；

2、掌握平面力偶系的合成与平衡方程求解。

二、本章重点

本章重点介绍平面力偶系的合成与平衡方程求解。

三、学时和教案安排

本章讲授 2 学时，安排 1 个教案。【教案 JA3-1】

1、教学内容

本讲介绍力矩、力偶的概念、力偶的三要素及力偶的等效定理，重点介绍平面力偶系的 合成与平衡方程求解。

2、教学方法

从扳手转动螺母开始介绍力矩，从拧水龙头介绍力偶的概念及力偶的性质，然后根据力 偶的性质说明平面力偶系如何合成，从而引入平面力偶系的平衡问题。

3、教学手段

多媒体教学，举例说明。

4、注意事项

力偶不能与一个力等效，也不能用一个力与之平衡。第四章平面一般力系

一、教学要求

1、理解力线的平移定理，掌握平面任意力系向其作用面内任一点的简化方法；

2、理解平面力系的主矢与主矩的概念；

3、了解平面任意力系的平衡条件及平衡方程的各种形式；

4、了解静定与静不定问题的概念；

5、初步掌握简单物系的平衡问题。

二、本章重点

本章重点介绍平面汇交力系合成的解析法以及平面汇交力系平衡方程的求解。

三、学时和教案安排

本章讲授 5 学时，安排 3 个教案。【教案 JA4-1】

1、教学内容

本讲介绍力线平移定理、平面一般力系向一点简化及简化结果分析、合力矩定理。

2、教学方法

先介绍工程实际中的平面一般力系问题，然后提出如何解决，引入力线平移定理进而介 绍平面一般力系向一点简化的方法并就简化结果进行分析，同时介绍合力矩定理。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

力线平移定理是力系简化的理论基础，一定要把握，对力系的简化结果一定要清楚。【教案 JA4-2】

1、教学内容

本讲介绍平面一般力系的平衡条件与平衡方程及平面平行力系的平衡方程。

52、教学方法

从平面一般力系的平衡条件入手介绍其平衡方程的基本形式及二力矩式和三力矩式，然 后介绍一种特例，平面平行力系。本讲是本章的重点内容。

3、教学手段

多媒体教学，举例说明。

4、注意事项

需要注意平面一般力系二力矩和三力矩方程的三个方程独立的条件。【教案 JA4-3】

1、教学内容

本讲介绍静定与静不定问题的概念及物体系统的平衡问题。

2、教学方法

从独立平衡方程的数目及待求解的未知数个数入手介绍静定问题及静不定问题的概念。然后介绍静定的物体系统及物体系统的平衡问题。

3、教学手段

多媒体教学，举例说明。

4、注意事项

要学会判断问题的性质，了解简单物系平衡问题的解法。第五章 摩擦

一、教学要求

1、初步掌握滑动摩擦的基本知识；

2、初步掌握考虑摩擦时的平衡问题求解；

3、理解摩擦角的概念及自锁现象。

二、本章重点

本章重点介绍考虑摩擦时的平衡问题求解及自锁现象。

三、学时和教案安排

本章讲授 4 学时，安排 2 个教案。【教案 JA5-1】

1、教学内容

本讲介绍滑动摩擦的基本知识及考虑摩擦时的平衡问题求解。

2、教学方法

从工程实际中的摩擦问题入手介绍静滑动摩擦和动滑动摩擦的概念。然后介绍考虑摩擦 时的平衡问题求解。

3、教学手段

多媒体教学，举例说明。

4、注意事项

在求解考虑摩擦的平衡问题时必须正确地判断摩擦的性质及摩擦力的方向。【教案 JA5-2】

1、教学内容

本讲介绍摩擦角的概念与自锁现象。

2、教学方法

首先引入摩擦角的概念，然后介绍一种自锁现象，分析自锁条件。并结合例题分析如何 利用自锁和防止自锁的发生。

3、教学手段

6多媒体教学，举例说明。

4、注意事项

对自锁发生的条件要有一定的认识，并在工程设计的过程中学会运用或避免。第六章 空间力系 重心

一、教学要求

1、初步掌握力在空间坐标轴上投影的基本知识；

2、理解力对轴之矩的概念；

3、了解空间力系平衡方程的求解；

4、了解重心的概念和重心的求法。

二、本章重点

本章重点介绍力在空间坐标轴上投影、合力投影定理、力对轴之矩的概念。

三、学时和教案安排

本章讲授 3 学时，安排 2 个教案。【教案 JA6-1】

1、教学内容

本讲介绍力在空间坐标轴上投影、合力投影定理、力对轴之矩的概念。

2、教学方法

从工程实际中的空间问题入手，介绍力在空间坐标轴上投影、合力投影定理、力对轴 之矩的概念。

3、教学手段

多媒体教学，举例说明。

4、注意事项

力在空间直角坐标轴上的投影选用一次投影法还是两次投影法需要根据已知条件来 定。力与轴共面时力对轴之矩为零。【教案 JA6-2】

1、教学内容

本讲介绍空间力系的平衡问题及重心的概念。

2、教学方法

从力作用的外效应入手，介绍空间力系平衡的条件，引入平衡方程，然后举例说明求 解过程。简单介绍重心的概念及求法。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

重点是了解基本结论。在工程实际中，多采用将空间力系平衡问题转化为在三个坐标平面内的平面力系问题来求解。

（二）材料力学部分

第一章 轴向拉伸和压缩

一、教学要求

1、掌握轴向拉伸和压缩时内力的分析方法及横截面上应力分析方法；

2、初步掌握杆件在拉压时变形的基本知识；

3、了解常见材料在拉压时的力学性能；

74、掌握杆件在轴向拉压时的强度计算。

二、本章重点

本章讲授的重点是杆件在轴向拉压时的内力及应力分析方法、变形及强度计算。

三、学时和教案安排

本章讲授 8 学时，安排 4 个教案。【教案 JA1-1】

1、教学内容

本讲介绍材料力学研究的基本内容、基本概念和理想模型，然后介绍杆件轴向拉压时的 内力分析方法。

2、教学方法

比较静力学研究内容介绍材料力学的研究内容，然后介绍最简单的轴向拉压问题及其 内力的分析方法。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

材料力学中认为材料是可变形固体，内力是物体内部某一部分与另一部分间相互作用 的力，而理论力学中认为材料是刚体，物系的内力是指物系中各构件之间的相互作用力。【教案 JA1-2】

1、教学内容

本讲介绍等直杆轴向拉压时横截面及斜截面上的应力，介绍低碳钢和铸铁在拉压时的力 学性能，并介绍实验测定方法。

2、教学方法

利用纤维模型说明等直杆横截面上的应力分布规律，并进一步介绍斜截面上的应力分 布规律，然后介绍材料在轴向拉压时的变形实验及基本概念。

3、教学手段

多媒体教学，简单绘制低碳钢的抗拉曲线。

4、注意事项

为低碳钢、铸铁拉压实验做理论准备。【教案 JA1-3】

1、教学内容

低碳钢及铸铁拉伸和压缩实验。

2、教学方法

分组进行实验，完成实验报告。

3、教学手段

由实验指导教师负责完成。

4、注意事项

强调对数据和图形的分析。【教案 JA1-4】

1、教学内容

介绍轴向拉伸和压缩时的强度计算和应力集中的。

2、教学方法

回顾低碳钢和铸铁的拉压实验，引入许用应力和安全系数的概念，然后介绍安全系数 的选取方法，进而介绍轴向拉压时的强度条件，并举例说明可解决的三类问题，即强度校核、选择截面、确定许用载荷。最后简单介绍应力集中的概念、危害及利用。

83、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

强度计算的基本步骤：外力分析、内力分析、强度计算。第二章 剪切

一、教学要求

1、了解剪切和挤压的基本概念；

2、初步掌握剪切和挤压强度计算的基本知识。

二、本章重点

本章讲授的重点是剪切和挤压强度计算。

三、学时和教案安排

本章讲授 2 学时，安排 1 个教案。【教案 JA2-1】

1、教学内容

介绍剪切和挤压的基本概念和强度计算。

2、教学方法

从常见的剪切构件入手，介绍剪切的基本概念，然后介绍剪切强度和挤压强度的计算 方法。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

剪切和挤压强度计算必须清楚判断剪切面和挤压面。第三章 扭转

一、教学要求

1、了解功率、转速和外力偶矩之间的关系；

2、初步掌握圆轴扭转时的内力分析方法，画扭矩图；

3、了解薄壁圆筒扭转的特点，理解纯剪切、切应力互等定理、剪切虎克定律；

4、了解圆轴扭转时的应力和变形，掌握圆轴扭转的强度和刚度计算

二、本章重点

本章讲授的重点是圆轴扭转的强度和刚度计算。

三、学时和教案安排

本章讲授 4 学时，安排 2 个教案。【教案 JA3-1】

1、教学内容

介绍扭转的基本概念及扭转时的内力分析方法，需要对功率、转速和外力偶矩之间的关 系予以说明，然后介绍薄壁圆筒的扭转（纯剪切）、切应力互等定理及剪切虎克定律。

2、教学方法

从常见的扭转构件入手，介绍扭转的受力特点和变形特点，然后介绍扭转时内力分析 过程及如何画扭矩图，最后介绍薄壁圆筒的扭转，引入纯剪切的基本概念及切应力互等定理 和剪切虎克定律。

3、教学手段

多媒体教学。

94、注意事项

确定功率、转速和外力偶矩之间的关系时要注意各自量纲。【教案 JA3-2】

1、教学内容

介绍圆轴扭转时的应力和变形，然后介绍圆轴扭转的强度和刚度计算方法。

2、教学方法

从圆轴扭转的变形几何关系、应力应变关系及静力学关系推导应力应变公式，然后举 例介绍圆轴扭转的强度和刚度计算方法。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

本章的应力、应变公式及强度、刚度条件只适用于圆轴的扭转，对非圆轴的扭转不适 用。

第四章 弯曲内力

一、教学要求

1、了解平面弯曲的基本概念，初步掌握如何将构件简化成计算简图；

2、掌握剪力、弯矩的计算方法，学会正确判断剪力和弯矩的正负；

3、掌握如何建立梁的剪力方程和弯矩方程，画剪力图和弯矩图。

4、了解剪力、弯矩和分布载荷集度之间的关系。

二、本章重点

本章讲授的重点是梁弯曲时的内力分析，如何画剪力图和弯矩图。

三、学时和教案安排

本章讲授 6 学时，安排 3 个教案。【教案 JA4-1】

1、教学内容

介绍梁平面弯曲的基本概念及弯曲时的剪力和弯矩的计算方法。梁的弯曲分析首先需要 进行三方面的简化，然后确定梁的内力。剪力与弯矩的正负判断是本讲的难点内容。

2、教学方法

首先介绍一些弯曲构件，然后分析弯曲的特点，引出梁弯曲的概念，进而分析如何将 实际构件简化成一个计算简图，包括几何形状、载荷、支座的简化，并介绍梁的三种基本形 式。最后重点讨论如何计算梁弯曲时的内力。对于剪力和弯矩正负可总结出口诀。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

剪力和弯矩的符号一定要正确地判断。【教案 JA4-2】

1、教学内容

介绍梁的剪力方程和弯矩方程，剪力图和弯矩图的画法。这是本章的重点，也是弯曲问 题的基础内容，需要重点讲解。

2、教学方法

从梁的三种基本形式的简单受力状态开始分析，然后介绍复杂的载荷作用时剪力图和 弯矩图的画法。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

强调本讲内容的重要性。【教案 JA4-3】

1、教学内容

介绍刚架内力图的画法，然后介绍剪力、弯矩和分布载荷集度之间的关系，重点是应用 结论，学会用这些结论判断剪力图和弯矩图是否正确，并在不用列简单梁的内力方程的情况 下更加简捷地画出梁的内力图。

2、教学方法

介绍剪力、弯矩和分布载荷集度之间的关系需避免过多介绍理论证明，介绍一个典型 的例题予以说明即可，重点是介绍结论的运用。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

强调了解剪力、弯矩和分布载荷集度之间的关系有助于快速地画弯曲内力图。第五章 弯曲应力

一、教学要求

1、初步掌握梁弯曲时正应力的计算方法；

2、掌握简单梁弯曲时的强度计算，包括校核强度、设计许用载荷、设计截面尺寸三类问题；

3、了解提高梁抗弯能力的措施；

4、了解抗弯实验的基本过程。

二、本章重点

本章讲授的重点是梁弯曲时的正应力计算方法和强度计算问题。

三、学时和教案安排

本章讲授 6 学时，安排 3 个教案。【教案 JA5-1】

1、教学内容

介绍梁纯弯曲正应力的计算方法，然后介绍计算公式中惯性矩的计算方法。

2、教学方法

理论推导矩形截面梁纯弯曲时的正应力计算公式，引出惯性矩的概念，然后介绍惯性 矩的计算方法。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

纯弯曲时推导出来的正应力计算公式可推广至非纯弯曲状态，但是梁的跨高比必须大 于 5，变截面梁也可近似应用。其它情况需具体分析。【教案 JA5-2】

1、教学内容

介绍梁弯曲时的强度计算的三类问题，并就分析如何提高梁的抗弯强度。

2、教学方法

对三类问题分别举例介绍，并就正应力计算公式说明如何提高梁的抗弯强度。

3、教学手段

多媒体教学。

114、注意事项

对于拉压强度不等的材料构成的梁弯曲时一定要注意，典型的是铸铁。【教案 JA5-3】

1、教学内容

梁的弯曲实验

2、教学方法

实验环节

3、教学手段

由实验指导教师安排

4、注意事项

分组进行 第六章 弯曲变形

一、教学要求

1、了解梁挠曲线近似微分方程；

2、初步掌握用叠加法求梁的变形；

3、掌握简单梁的刚度校核方法；

二、本章重点

本章讲授的重点是用叠加法求梁的变形及梁的刚度校核。

三、学时和教案安排

本章讲授 2 学时，安排 1 个教案。【教案 JA6-1】

1、教学内容

介绍梁挠曲线近似微分方程，用叠加法求梁的变形的过程及梁的刚度校核。

2、教学方法

重点讲解叠加法求梁的变形，举例介绍为主，然后介绍梁的刚度校核，也是举例介绍 计算过程为主。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

积分法的优点是可以直接运用数学方法求得梁的转角方程和挠度方程，但过程烦琐。叠加法虽然只能求特定截面上的挠度和转角，但比较方便。第七章 应力状态和强度理论

一、教学要求

1、了解应力状态的概念，重点掌握平面应力状态的基本知识；

2、初步了解材料破坏的基本形式；

3、了解常用的强度理论内容及其适用范围。

二、本章重点

本章讲授的重点是应力状态和强度理论。

三、学时和教案安排

本章讲授 4 学时，安排 2 个教案。【教案 JA7-1】

1、教学内容

2介绍应力状态的概念，重点介绍平面应力状态的基本知识。

2、教学方法

先回顾拉压试件的破坏形式，然后介绍应力状态的概念、研究方法，然后介绍平面应 力状态的基本知识。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

关于平面应力状态的基本结论要清楚。【教案 JA7-2】

1、教学内容

介绍材料破坏的基本形式。介绍强度理论的概念，常用的强度理论及如何选择和应用。

2、教学方法

从材料的破坏形式入手介绍针对塑性材料和脆性材料的强度理论及其选择和应用。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

重点需要清楚如何选择和应用强度理论。第八章 组合变形构件的强度

一、教学要求

1、了解弯曲与拉伸（压缩）的组合变形的强度计算方法；

2、了解弯扭组合变形的强度计算方法；

二、本章重点

本章讲授的重点是应用叠加原理解决简单的组合变形构件的强度计算问题。

三、学时和教案安排

本章讲授 4 学时，安排 2 个教案。【教案 JA8-1】

1、教学内容

介绍组合变形的基本概念，强度计算的基本过程，弯曲与拉伸（压缩）的组合变形的强 度问题计算的基本知识。

2、教学方法

举例说明弯曲与拉伸（压缩）组合变形的特点，举例介绍具体的计算过程。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

要掌握横截面上正应力如何叠加，并正确判断危险点，尤其是在材料抗拉和抗压性能 不同时，需要同时校核抗拉强度和抗压强度。【教案 JA8-2】

1、教学内容

介绍弯扭组合强度计算的基本知识。

2、教学方法

举例说明弯曲与扭转组合变形的特点，举例介绍具体的计算过程。

3、教学手段

多媒体教学。

134、注意事项

这是本章的难点，尤其需要注意弯矩的合成。第九章 压杆的稳定

一、教学要求

1、了解压杆稳定的基本概念；

2、掌握细长压杆的临界力计算方法和应用欧拉公式计算临界应力；

3、了解中小柔度杆临界应力的计算方法；

4、掌握压杆稳定计算方法及提高压杆稳定性的措施

二、本章重点

本章讲授的重点是计算细长压杆的临界力和临界应力，压杆的稳定计算。

三、学时和教案安排

本章讲授 4 学时，安排 2 个教案。【教案 JA9-1】

1、教学内容

介绍压杆稳定的概念及细长压杆的临界力计算方法，介绍欧拉公式的适用范围及中小柔 度杆的临界应力。

2、教学方法

从介绍失稳现象开始，介绍临界力的概念及细长压杆的临界力计算方法，然后介绍欧 拉公式及其适用范围，然后介绍中小柔度杆的临界应力计算方法。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

理解失稳与压缩破坏的本质不同。注意确定适当的长度系数，注意判断失稳平面。【教案 JA9-2】

1、教学内容

介绍压杆稳定的计算方法及提高压杆稳定性的措施。

2、教学方法

先介绍压杆截面选择和压杆稳定性的校核，然后介绍如何提高压杆稳定性。

3、教学手段

多媒体教学。

4、注意事项

先计算压杆的柔度，然后根据柔度 选择计算临界力的公式。

第三篇：工程力学实验教案

《工程力学》实验教案

李 颖

2005年3月

一、拉伸试验

一、实验目的

1、了解万能机的主要结构及其工作原理，熟悉操作规程和正确使用方法，并注意安全事项。

２、通过实验观察低碳钢、铸铁在拉伸和压缩过程中表现的各种变形规律和破坏现象。分析和比较不同材料的力学性能。

３、测定低碳钢拉伸时的屈服极限s、强度极限b、延伸率和截面的收缩率。二、试件

按GB228—76规定，本实验试件采用圆棒长试件。取d0=10,L=100,如图所示：

三、实验设备及仪器

1、液压式万能材料实验机；

2、游标卡尺；

3、划线机(铸铁试件不能使用)。

一、低碳钢的拉伸实验 实验原理及方法 1.屈服极限s的测定

实验时，在向试件连续均匀地加载过程中。当测力的指针出现摆动，自动绘图仪绘出的P—ΔL曲线有锯齿台阶时，说明材料屈服。记录指针摆动时的最小值为屈服载荷Ps,屈服极限ζs计算公式为

sPs/A0

P—ΔL曲线

2、屈服极限s的测定

实验时，试件承受的最大拉力Pb所对应的应力即为强度极限。试件断裂后指针所指示的载荷读数就是最大载荷Pb，强度极限b计算公式为：

bPb/A0

3、延伸率δ和断面收缩率Ψ的测定

计算公式分别为：

δ=(L1-L)/L x 100% Ψ=(A0-A1)/A0 x 100% L:标距（本实验L=100）

L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。A0:试件原横截面积。

A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。

（三）实验步骤

1.试件准备：量出试件直径 d0,用划线机划出标距L和量出L;2.按液压万能实验机操作规程1——8条进行；

3.加载实验，加载至试件断裂，记录 Ps 和Pb，并观察屈服现象和颈缩现象； 4.按操作规程10——14进行；

5.将断裂的试件对接在一起，用卡尺测量d1和L1，并记录。

二、扭转实验

一、试验目的

１、观察低碳钢和铸铁受扭过程中的变形现象；比较它们的破坏特征。

２、验证扭转虎克定律，测定剪切强度极限。

二、设备

１、扭转试验机。２、游标卡尺。３、试件。

三、实验原理及方法

1、验证扭转时的虎克定律.最大剪应力不超过材料的比例极限时,相对扭转角φ与扭矩T有如下关系.φ=TL0/GIp 式中L0、G、Ip皆为常值,T、Φ为变量;若有一扭矩T则对应一φ值,每增加同样大小的扭矩ΔT,扭转角的增量ΔΦ大致相等,这就验证了虎克定律.2、扭转破坏Tn—Φ曲线.低碳钢

铸铁

低碳钢和铸铁试件受扭直至破坏,它们的T—Φ曲线如图所示.低碳钢有直线段,有明显的屈服阶段,测力指针暂时不动或摆动,而扭转角Φ很快增加.最终破坏时,可看到低碳钢试件的扭转角非常大,沿横截面扭断,而铸铁试件的扭转角很小,沿45°~55°螺旋面扭断。

四、实验步骤

1、用特殊铅笔在低碳钢试件表面划出平行杆轴线的纵向线和左标距内两个截面的圆周线，使成为小矩形格子（已由实验室准备好）。

2、用游标卡尺在试件标距长度内量取直径（方法如拉伸实验）。

3、选择合适的度盘（施加扭矩后，禁止转动量程选择手钮）。

4、把试件先装于固定夹头内，并夹紧。然后移动加载机构，使试件插入主动夹头至适当位置夹紧。此时，主动指针应在零点上。

5、选定主动夹头的转速（一般试件屈服前用36/分，屈后0-360/分），将被动针转至与主动针重合。旋转主动夹头上的刻度环使零点与指针重合。选好扭转方向，打开记录器开关。

6、启动按扭。拧动多圈电位器，使主动夹头至所需转速。这时，可以看到扭转变形随扭矩而不断增加。按Mn加载，并同时测出相应的扭转角。

7、当变形继续增加时，而扭矩不再成正比增加时，标志材料已开始屈服，这时，塑性变形仅在外层发生，扭矩还可以增加。塑性变形将从圆周向中心逐渐扩展，直至截面上各点处的剪应力都一样，这时扭矩称极限扭矩用Mnjx表示，继续扭转试件已毋需增加外力偶矩，直至试件扭断。其剪切流动极限

a

8、铸铁试件

3Mnjx

4Wn先测出试件计算直径，然后把试件装于扭转机上，将主动夹头转速按纽放在0-36/分，加载直至破坏，记下破坏时的扭矩Mnb。其剪切强度极限。

b

Mnb Wn实验三 弯曲实验

一、实验目的

1、测定纯弯梁一个截面的应力大小及分布规律，以验证直梁弯曲时的正应力公式。

2、了解电测法，初步学会电阻应变仪的使用。

二、实验设备及仪器 1.液压万能实验机； 2.电阻应变仪，预调平衡箱；

三、实验用试件机装置

矩形截面梁试件，材料为A3钢，试件尺寸及实验装置简图简下图：

载荷通过副梁及两个磙子施加到试件上，应变片接线采用多点半桥式接法。R6为温度补偿片，五个工作片的粘贴位置为顶面1。底面

5、中性层3及距中性层h/4处的2、4。

四、实验原理：

1.纯弯曲梁衡截面上应力的测试及应力的分布规律 实验采用等载荷增量法。

当载荷P作用时利用应变仪可测出相应的应变度εds,根据胡克定律ζ实=Eεds，平均可求得个点正应力分布图，可看出纯弯曲梁正应力分规律。

利用理论公式计算正应力ζ理=M/l *Y.其中M=Pa/2,如果ζ理和ζ实的结果基本吻合。即说明理论公式是正确的。2．直梁弯曲时中点挠度测定 实验采用等载荷增量法，在载荷P的作用下从百分表上可直接读出梁中点C处的挠度Yc实，与理论公式Yc=Pa(3L*L-4a*a)/48Ei的计算结果比较，如果基本吻合则说明理论公式式正确的。

五、实验步骤

四、试验步骤

1、调节应变仪

（1）将后面板D1,D2,D3三点联接起来（已接好），旋紧接线柱。把标准电阻接到后面板A、B、C接线柱上，旋紧，半桥测量法，再将后面板上的平衡开关打在平衡位置，即可进行仪器的校准。注意：仪器校准时，后面板的接线板上不能联接任何电阻，否则会影响精度。

（2）开启电源开关。把前面板选择开关旋到“1”，这时指示表显示的数据是电桥不平衡的分量，调节前面板平衡电位器“1”，使指针表显示全为“0”，如果显示数是正的，平衡电位器逆时针方向旋转，显示数是负的，平衡电位器顺时针方向旋转。

（3）仪器的灵敏度调整：仪器平衡到“0”后，将标定开关按入，用幅调电位器调到5000，如果小于5000时，顺时针方向旋转幅调电位器，反之，逆时针旋转，调整好灵敏度，把标定开关按出。

（4）仪器的 K值调整：仪器时按K＝2设计的。当使用的应变片K值不为2时，必须在测试前标定。本室使用应变片K＝2.2，即用幅调电位器调节为4545。调好后，在实测中，所显示的数据不必再进行K值修正。

2、半桥测量接线。把标准电阻从仪器的A、B、C接线柱拆下来，把主梁各点的应变片依次接到应变仪后面板10点接线板上去，AB接一片测量片，BC接一片温度补偿片。调整应变片所接点的对应平衡电位器，使其平衡。

3、在原始记录上记下所测主梁的截面尺寸（数据已经在梁上标好）。调动实验台蝶形螺母，使杠杆尾端稍翘起。

4、分四次加载。每次加一只砝码（加砝码时要求一手扶砝码托，一手缓慢放砝码，使其不致摆动）。

5、记录荷载P0=200N。记下应变仪显示器的应变量读数C0。以后每增加200N，记一次应变值，并算出读数差C，直到800N为止。

6、一片测量完毕之后，按同样方法测量另一片直到五片全部测完为止。

第四篇：60课时工程力学教案

工程力学 第一讲、绪

论

一、教学目标与要求

1、使学生了解课程的性质、任务和研究对象，了解其基本发展历史；

2、建立工程力学、构件的强度、刚度、稳定性等基本概念

3、了解材料力学的基本概念。

二、重点及难点

重点是工程力学的主要研究内容；理论力学和材料力学的不同。

难点是使学生了解如何学习本门课程。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件

2、方法手段：以讲授为主，辅以举例

3、时间安排：

工程力学的发展历史--------------------------20分钟 工程力学的主要研究内容---------------------50分钟 静力学的主要概念---------------------------20分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

工程力学的主要研究内容

2、作业：基本概念的理解。第二讲、第一章 静力学基本知识

一、教学目标与要求

1、使学生掌握静力学的基本概念和相关的基本内容。

2、要求学生掌握静力学的基本原理。

3、使学生能够利用静力学的基本知识解决一些实际问题。

二、重点及难点

重点讲静力学的基本概念、基本内容和工程力学的关系。

难点是使学生将静力学的基本概念和静力学的基本原理结合起来解决实际力学问题。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

静力学的基本概念-----------------------30分钟 静力学的基本原理-----------------------30分钟 静力学基本概念和基本原理的应用-------30分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

静力学的基本概念-力、力偶、力矩 基本原理-定理、公理、推论

2、作业： 第三讲、第一章 静力学基本知识

一、教学目标与要求

1、理解约束的概念，熟悉约束和约束反力及约束反力的特点。

2、使学生掌握常见工程约束的力学模型，并与实际例子相结合。

3、使学生掌握力学模型的受力分析，学会受力分析，画受力图。

二、重点及难点

重点是约束反力的概念和受力分析，使学生熟悉受力分析的基本方法和步骤；

难点是对物体建立力学模型并进行受力分析。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

约束和约束反力----------------------------20分钟 工程约束的力学模型-----------------------30分钟 受力分析-受力图-------------------------40分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

约束和约束反力的概念，怎样进行受力分析。

2、作业： 第四讲、第二章 力系的简化与平衡

一、教学目标与要求

1、使学生掌握平面特殊力系的简化问题；

2、使学生清楚地了解平面任意力系的简化问题；

3、熟悉空间任意力系的简化问题。

二、重点及难点

重点讲解平面特殊力系的简化问题，使学生了解其基本思想和方法。

难点是空间任意力系的简化问题，通过不同的例题向学生展示简化的步骤和方法。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

1、使学生掌握平面特殊力系的简化问题-------40分钟

2、使学生清楚地了解平面任意力系的简化问题-30分钟

3、熟悉空间任意力系的简化问题-------------20分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

如何对平面特殊力系进行简化；

平面任意力系的简化

2、作业：

第五讲、第二章 力系的简化与平衡

一、教学目标与要求

1、目的是使学生掌握平面任意力系的平衡方程；

2、要求学生熟悉平面任意力系的平衡问题，掌握对平面任意力系平衡问题的解法；

3、使学生学会考虑有摩擦时的平衡问题，学会考虑摩擦。

二、重点及难点

重点掌握平面任意力系的平衡方程和平衡问题； 难点是使学生学会考虑有摩擦时的平衡问题。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

平面任意力系的平衡方程-----------------40分钟平面任意力系的平衡问题-----------------30分钟 有摩擦时的平衡问题。-------------------20分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

平面任意力系和特殊力系的平衡问题。

摩擦对平衡问题的解法。

2、作业：

第六讲、第二章 力系的简化与平衡

一、教学目标与要求

1、目的是使学生掌握空间力系的平衡方程；

2、要求学生熟悉空间任意力系的平衡问题，掌握对空间任意力系平衡问题的解法；

3、使学生学会考虑重心与形心，掌握重心与形心的求解方法。

二、重点及难点

重点掌握空间任意力系的平衡方程和平衡问题； 难点是使学生学会考虑重心与形心问题。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

空间任意力系的平衡方程-----------------40分钟 空间任意力系的平衡问题-----------------30分钟 重心与形心的求解-------------------20分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

空间任意力系和特殊力系的平衡问题。

重心与形心的解法。

2、作业：

第七讲、第二章 力系的简化与平衡

一、教学目标与要求

1、目的是使学生掌握空间力系的平衡方程；

2、要求学生熟悉空间任意力系的平衡问题，掌握对空间任意力系平衡问题的解法；

3、使学生学会考虑重心与形心，掌握重心与形心的求解方法。

二、重点及难点

重点掌握空间任意力系的平衡方程和平衡问题； 难点是使学生学会考虑重心与形心问题。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

空间任意力系的平衡方程-----------------40分钟 空间任意力系的平衡问题-----------------30分钟 重心与形心的求解-------------------20分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

空间任意力系和特殊力系的平衡问题。

重心与形心的解法。

2、作业：

第八讲、第三章 点的合成运动

一、教学目标与要求

1、使学生熟悉点的速度合成定理，学会对点的速度进行合成；

2、是学生了解牵连运动为平动时点的加速度合成定理，并能够对牵连运动为平动时点的加速度进行合成。

3、要求学生学会画矢量图，对速度、加速度进行分析。

二、重点及难点

重点掌握点的速度合成定理和点的加速度合成定理，通过不同方法向学生展示该方法的基本思路；

难点是速度、加速度矢量图，通过举例使学生更好地了解其相关步骤。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

点的速度合成定理---------------------------40分钟 点的加速度合成定理-------------------------50分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：点的速度合成定理

点的加速度合成定理

2、作业： 第九讲、第三章 点的合成运动

一、教学目标与要求

1、使学生熟悉牵连运动为转动时点的加速度合成定理，明白其基本步骤；

2、是学生了解牵连运动为转动时点的加速度合成矢量图画法。

二、重点及难点

重点掌握牵连运动为转动时点的加速度合成定理和点的加速度合成定理；

难点是加速度矢量图，使学生通过例题更好地了解其相关方法和步骤。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

牵连运动为转动时点的加速度合成定理-------45分钟 牵连运动为转动时点的加速度合成矢量图-----45分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

牵连运动为转动时点的加速度合成定理

2、作业：

第十讲、第四章 刚体的平面运动

一、教学目标与要求

1、使学生熟悉刚体的平面运动；

2、使学生了解并掌握平面图形内各点的速度；

3、使学生了解并熟悉平面图形内各点的加速度。

4、通过本章的讲解使学生学会对平面图形内各点的运动状态和速度等进行相关分析。

二、重点及难点

重点使学生了解刚体的平面运动并学会对片面图形内各点的速度、加速度进行分析。

难点是将所学的刚体平面运动知识进行相关问题的求解。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

刚体的平面运动-----------------------------20分钟平面图形内各点的速度-----------------------45分钟平面图形内各点的加速度--------------------25分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结： 刚体的平面运动

2、作业： 第十一讲、第五章 动力学普遍定理的综合运用

一、教学目标与要求

1、目的是使学生了解刚体的平面运动微分方程；

2、使学生掌握动力学普遍定理的综合运用，学会运用动力学普遍定理对实际问题进行相关求解。

二、重点及难点

重点掌握刚体的平面运动微分方程，熟悉平面运动的合成与分解；

难点是动力学普遍定理的综合运用；学会用动力学普遍定理进行分析和求解。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

刚体的平面运动微分方程---------------------45分钟 动力学普遍定理的综合运用-------------------45分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

刚体的平面运动微分方程 动力学普遍定理的综合运用

2、作业：

第十二讲、第六章 分析力学基础

一、教学目标与要求

1、目的使学生们了解达朗伯原理，并能与实际的问题进行关联。

2、使同学们了解虚位移原理，并能与实际的问题进行关联。

二、重点及难点

重点使学生们了解达朗伯原理和虚位移原理； 难点达朗伯原理和虚位移原理的内涵及应用。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

达朗伯原理45分钟 虚位移原理45分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结 达朗伯原理 虚位移原理

2、作业：

第十三讲、第六章 分析力学基础

一、教学目标与要求

1、目的使学生们了广义坐标和自由度的概念及分析力学其他相关概念；

2、使同学们了拉格朗日方程，熟悉该方程的应用。

二、重点及难点

重点使学生们了解拉格朗日方程，知道拉格朗日方程的相关应用方向；

难点拉格朗日方程的应用，将其和实际问题更好地结合。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

广义坐标和自由度---------------------------35分钟 拉格朗日方程55分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结

广义坐标和自由度 拉格朗日方程

2、作业：

第十四讲、材料力学概述

一、教学目标与要求

1、使学生了解课程的性质、任务和研究对象；

2、建立构件的强度、刚度、稳定性等基本概念；建立变形固体概念，理解并牢记其基本假设；

3、了解材料弹性变形和塑性变形的基本特征；了解杆件的基本变形形式。

二、重点及难点

重点是强度、刚度、稳定性的概念；变形固体的基本假设。

难点是变形与应变的概念和理解。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

材料力学的任务、强度、刚度、稳定性的概念--40分钟 变形固体的基本假设--------------------------20分钟 内力、截面法和应力的概念-------------------30分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

强度、刚度、稳定性的理解，杆件变形的基本形式，变形与应变的表示方式。

2、作业：基本概念的理解。第十五讲、第七章 轴向拉伸与压缩

一、教学目标与要求

1、目的是轴向拉（压）杆件的强度、变形和刚度计算问题，也为求解拉（压）超静定问题作准备。

2、要求学生建立轴向拉伸或压缩变形的概念，直杆产生轴向拉（压）的力学条件。

3、熟练掌握轴力计算和轴力图的绘制；清楚地了解轴向拉（压）变形的特点和确定横截面上正应力分布规律的依据。

二、重点及难点

重点讲解轴向拉（压）杆内力、应力和应变以及强度计算的概念。难点是轴向拉（压）变形的特点和确定横截面上正应力分布规律的依据。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

拉伸与压缩的概念和实例---------------------20分钟 横截面上的应力和内力-----------------------40分钟 斜截面上的应力-----------------------------30分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

横截面和斜截面上的应力计算对比分析。

2、作业： 第十六讲、第七章 轴向拉伸与压缩

一、教学目标与要求

1、理解建立强度条件的理念，准确地判断危险截面，并能灵活地运用强度条件求解拉（压）强度方面的三类问题。

2、深入理解计算轴向拉（压）杆件两个方向变形的基本公式应变”曲线的特点、意义及工程应用。

2、清楚地了解塑性材料和脆性材料的力学性能及其差别。建立应力集中的概念。

二、重点及难点

重点讲解轴向拉（压）杆内力、应力和应变以及强度计算的概念。难点是轴向拉（压）变形的特点和确定横截面上正应力分布规律的依据。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

拉伸与压缩时的变形---------------------40分钟 应力集中的概念-------------------------10分钟 剪切和挤压的实用计算-------------------40分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

剪切与挤压的实用计算方法和对比分析。

2、作业：

第十八讲、第七章 轴向拉伸与压缩

一、教学目标与要求

1、掌握常用材料的拉、压机械性能，学会利用材料力学知识选择相应的材料；

2、使学生对材料及其性能有一个深入的认识，并熟悉几个常用材料的性能。

二、重点及难点

重点讲解常用材料的拉、压机械性能，学会利用材料力学知识选择相应的材料；

难点是对不同材料的选取方法。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

常用材料的拉、压机械性能-------------------40分钟 利用材料力学知识选择相应的材料------------30分钟 对材料及其性能深入认识---------------------20分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

常用材料的拉、压机械性能

2、作业：

第十九讲、第八章 轴的扭转

一、教学目标与要求

1、目的是掌握轴扭转强度、扭转变形和扭转刚度的计算，也为求解扭转超静定问题作准备。

2、要求学生建立扭转变形的概念；掌握传动轴的外力偶矩的计算 , 扭矩计算及扭矩图的绘制；掌握圆轴扭转变形的特点。

3、明了建立圆轴扭转横截面上切应力计算公式时所需要的三个关系：变形几何关系、物理关系和静力关系，这是材料力学中的三个最基本的关系，是材料力学研究问题的依据。

二、重点及难点

重点掌握圆轴扭转时外力偶矩的计算、扭矩和扭矩图的绘制；难点是切应力互等定律及纯剪切的概念。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

扭转的概念和实例----------------------------20分钟 外力偶矩的计算，扭矩和扭矩图---------------40分钟 纯剪切-------30分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：切应力互等定律及纯剪切的概念和实例。

2、作业： 第二十讲、第八章 轴的扭转

一、教学目标与要求

1、熟练掌握横截面上扭转切应力的分布规律和任一点切应力的计算公式；会判断扭转问题的危险截面、危险点 , 并能熟练地运用强度、刚度条件求解扭转强度和刚度方面的三类问题。等直圆杆扭转时横截面上切应力的分布规律及任一点切应力的计算，扭转变形的计算；危险截面和危险点的判断，扭转强度、刚度方面三类问题的求解。

2、学习方法上应注意将本章的内容、公式及研究方法与轴向拉（压）一章相比较 , 把握规律 , 加深理解 , 融会贯通。

二、重点及难点

重点掌握圆轴扭转时的应力和变形计算、强度和刚度条件；难点是等直圆杆扭转时的强度和刚度条件。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

圆轴扭转时的应力--------------------------50分钟 圆轴扭转时的变形--------------------------40分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：等直圆杆扭转时的强度和刚度条件。

2、作业：

第二十一讲、第九章 梁的弯曲

一、教学目标与要求

1、目的是使学生了解梁的弯曲，了解本章的主要内容；

2、使学生学会画梁的计算简图，学会对梁的受力状态做好相关分析。

3、使学生熟悉梁的剪力和弯矩。

4、使学生熟悉剪力方程、弯矩方程、剪力图和弯矩图。

二、重点及难点

重点掌握梁的计算简图，熟悉梁的剪力和弯矩等基本概念；

难点是剪力方程、弯矩方程、剪力图和弯矩图。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

梁的弯曲概述-10分钟 梁的计算简图-20分钟 梁的剪力和弯矩------------------------------30分钟 剪力方程、弯矩方程、剪力图和弯矩图--------30分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

梁的弯矩和剪力等基本概念

剪力方程、弯矩方程、剪力图和弯矩图

2、作业：

第二十二讲、第九章 梁的弯曲

一、教学目标与要求

1、使学生掌握梁的弯矩、剪力和载荷集度的微分关系，熟悉三者之间的一些基本规律。

2、使学生掌握梁的弯矩、剪力和载荷集度的积分关系，熟悉三者之间的一些基本规律。

二、重点及难点

重点是使学生掌握梁的弯矩、剪力和载荷集度的微分关系和积分关系；

难点是通过基本关系的讲解使学生学会对物体的受力进行相关分析。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

弯矩、剪力和载荷集度的微分关系-------------30分钟 弯矩、剪力和载荷集度的积分关系-------------30分钟 弯矩、剪力和载荷集度的关系的基本规律-----30分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

弯矩、剪力和载荷集度的微分关系 弯矩、剪力和载荷集度的积分关系

2、作业：

第二十三讲、第九章 梁的弯曲

一、教学目标与要求

1、使学生熟悉梁纯弯曲时的正应力，了解正应力的相关特点；

2、使学生清楚弯曲正应力的强度计算，学会通过解析了解相关问题。

二、重点及难点

重点是弯曲时梁的正应力的基本概念的理解，使学生熟悉其相关的基本概念；

难点是梁弯曲时正应力的强度计算，通过例题使学生对该问题有更深入的理解。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

梁纯弯曲时的正应力的概念------------------30分钟 梁纯弯曲时的正应力的强度计算-------------60分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

梁纯弯曲时的正应力的概念

梁纯弯曲时的正应力的强度计算

2、作业：

第二十四讲、第九章 梁的弯曲

一、教学目标与要求

1、使学生了解弯曲变形的度量及其基本公式，熟悉弯曲变形的一些基本概念；

2、使学生了解用积分法求梁的变形的基本方法，了解积分法的主要应用场合；

3、使学生们了解用叠加法求梁的变形的基本方法；

4、目的是使学生们了解弯曲刚度的计算，用例题使学生们了解其基本过程。

二、重点及难点

重点是使学生们了解弯曲变形的度量及其基本公式，了解用积分法求梁的变形的基本方法；

难点是了解用叠加法求梁的变形的基本方法和弯曲刚度的计算。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

弯曲变形的度量及其基本公式-----------------25分钟 用积分法求梁的变形的基本方法---------------25分钟 用叠加法求梁的变形的基本方法---------------20分钟 弯曲刚度的计算------------------------------20分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

弯曲变形的度量及其基本公式

用积分法求梁的变形的基本方

2、作业： 第二十五讲、第十章 组合变形

一、教学目标与要求

1、使学生了解组合变形及其基本的分析方法；

2、目的是使学生了解一点应力状态的概念；

3、目的是使学生了解二向应力状态分析；

4、使学生了解三向应力状态的最大应力；

5、广义胡克定律的了解比较重要，要求学生了解其基本概念。

二、重点及难点

重点是使学生们了解组合变形及其基本的分析方法和一点应力状态的概念；

难点是二向应力状态分析和三向应力状态的最大应力及广义胡克定律。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

组合变形及其基本的分析方法----------------30分钟 一点应力状态的概念-------------------------15分钟 二向应力状态分析---------------------------15分钟 三向应力状态的最大应力--------------------15分钟 广义胡克定律15分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

组合变形及其基本的分析方

一点应力状态的概念

2、作业： 第二十六讲、第十章 组合变形

一、教学目标与要求

1、使学生真正熟悉强度理论的基本概念，对强度理论有一个比较深入的理解；

2、目的是使学生熟悉四个常用的强度理论，了解这四个强度的基本意义；

3、相当应力的基本概念；

4、使学生了解复杂应力状态下强度计算的基本步骤，学会相关的分析。

二、重点及难点

重点是使学生真正熟悉强度理论的基本概念，对强度理论有一个比较深入的理解；另外使学生熟悉四个常用的强度理论，了解这四个强度的基本意义；

难点是复杂应力状态下强度计算的基本步骤。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

强度理论的基本概念-------------------------25分钟 四个常用的强度理论-------------------------30分钟 相当应力的基本概念-------------------------25分钟 复杂应力状态下强度计算--------------------10分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

强度理论的基本概念

四个常用的强度理论

2、作业： 第二十七讲、第十章 组合变形

一、教学目标与要求

1、使学生们清楚轴向力和横向力同时作用的组合变形强度计算；

2、使学生们清楚偏心拉伸或压缩时组合变形的强度计算。

二、重点及难点

重点是使学生清楚轴向力和横向力同时作用的组合变形强度计算和偏心拉伸或压缩时组合变形的强度计算的基本方法和步骤；

难点是实际问题的解决，用相关方法解决实际问题。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

轴向力和横向力同时作用的组合变形强度计算-45分钟 偏心拉伸或压缩时组合变形的强度计算--------45分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

轴向力和横向力同时作用的组合变形强度计算方法、步骤 偏心拉伸或压缩时组合变形的强度计算方法、步骤

2、作业：

第二十八讲、第十章 组合变形

一、教学目标与要求

通过例题使学生学会根据构件的受力情况，分析轴向力和横向力同时作用时和偏心拉伸或压缩时，构件变形的强度计算，了解其相关步骤和方法，理解解题的基本步骤及其意义。

二、重点及难点

重点是使学生学会根据构件的受力情况，分析轴向力和横向力同时作用时和偏心拉伸或压缩时，构件变形的强度计算；

难点是实际问题的解决。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

轴向力和横向力同时作用变形强度计算-----45分钟 偏心拉伸或压缩时变形强度计算------------45分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

轴向力和横向力同时作用变形强度计算方法与步骤 偏心拉伸或压缩时变形强度计算方法与步骤

2、作业：

第二十九讲、第十一章 能量法

一、教学目标与要求

1、使学生了解拉伸（压缩）时的变形能，了解其基本思想；

2、使学生了解扭转变形时的变形能，了解其基本思想；

3、使学生了解弯曲变形时的变形能，了解其基本思想；

4、使学生了解组合变形时杆内的变形能，了解其基本思想；

二、重点及难点

重点是使学生了解拉伸（压缩）、扭转、弯曲变形时的变形能，了解它们的基本思想；

难点是使学生了解组合变形时杆内的变形能，了解其基本思想；

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

拉伸（压缩）时的变形能---------------------25分钟 扭转变形时的变形能-------------------------25分钟 弯曲变形时的变形能-------------------------25分钟 组合变形时杆内的变形能---------------------15分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

拉伸（压缩）时的变形能 扭转变形时的变形能 弯曲变形时的变形能

2、作业： 第三十讲、第十一章 能量法

一、教学目标与要求

1、使学生了解卡氏定理，清楚其基本思想；

2、使学生了解莫尔积分法，了解其基本思想；

3、总复习，使学生对本们课程有一个深入的认识。

二、重点及难点

重点是总复习，使学生对本们课程有一个深入的认识。为最后学生的复习提供一个更好的思路。

难点是使学生了解卡氏定理、莫尔积分法，了解其基本思想。

三、教学内容、方法手段、时间安排及板书设计

1、采用多媒体授课，教学内容、及板书设计见讲义及多媒体课件。

2、方法手段：注意启发式教学、理论联系实际。

3、时间安排：

卡氏定理----25分钟 莫尔积分法--20分钟 总复习------45分钟

四、教学小结、复习思考题及作业题、课外学习任务及要求

1、小结：

卡氏定理 莫尔积分法

2、作业：

第五篇：工程力学

飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一。航空航天材料科学是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器的设计不断地向材料科学提出新的课题，推动航空航天材料科学向前发展；各种新材料的出现也给飞行器的设计提供新的可能性，极大地促进了航空航天技术的发展。

航空航天材料的进展取决于下列3个因素:①材料科学理论的新发现：例如，铝合金的时效强化理论导致硬铝合金的发展；高分子材料刚性分子链的定向排列理论导致高强度、高模量芳纶有机纤维的发展。②材料加工工艺的进展：例如，古老的铸、锻技术已发展成为定向凝固技术、精密锻压技术，从而使高性能的叶片材料得到实际应用；复合材料增强纤维铺层设计和工艺技术的发展，使它在不同的受力方向上具有最优特性，从而使复合材料具有“可设计性”，并为它的应用开拓了广阔的前景；热等静压技术、超细粉末制造技术等新型工艺技术的成就创造出具有崭新性能的一代新型航空航天材料和制件，如热等静压的粉末冶金涡轮盘、高效能陶瓷制件等。③材料性能测试与无损检测技术的进步：现代电子光学仪器已经可以观察到材料的分子结构；材料机械性能的测试装置已经可以模拟飞行器的载荷谱，而且无损检测技术也有了飞速的进步。材料性能测试与无损检测技术正在提供越来越多的、更为精细的信息，为飞行器的设计提供更接近于实际使用条件的材料性能数据，为生产提供保证产品质量的检测手段。一种新型航空航天材料只有在这三个方面都已经发展到成熟阶段，才有可能应用于飞行器上。因此，世界各国都把航空航天材料放在优先发展的地位。中国在50年代就创建了北京航空材料研究所和北京航天材料工艺研究所，从事航空航天材料的应用研究。

简况 18世纪60年代发生的欧洲工业革命使纺织工业、冶金工业、机器制造工业得到很大的发展，从而结束了人类只能利用自然材料向天空挑战的时代。1903年美国莱特兄弟制造出第一架装有活塞式航空发动机的飞机,当时使用的材料有木材(占47％),钢（占35％）和布（占18％）,飞机的飞行速度只有16公里/时。1906年德国冶金学家发明了可以时效强化的硬铝，使制造全金属结构的飞机成为可能。40年代出现的全金属结构飞机的承载能力已大大增加，飞行速度超过了600公里/时。在合金强化理论的基础上发展起来的一系列高温合金使得喷气式发动机的性能得以不断提高。50年代钛合金的研制成功和应用对克服机翼蒙皮的“热障”问题起了重大作用，飞机的性能大幅度提高,最大飞行速度达到了3倍音速。40年代初期出现的德国 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料烧蚀防热理论的出现以及烧蚀材料的研制成功，解决了弹道导弹弹头的再入防热问题。60年代以来,航空航天材料性能的不断提高,一些飞行器部件使用了更先进的复合材料，如碳纤维或硼纤维增强的环氧树脂基复合材料、金属基复合材料等，以减轻结构重量。返回型航天器和航天飞机在再入大气层时会遇到比弹道导弹弹头再入时间长得多的空气动力加热过程，但加热速度较慢，热流较小。采用抗氧化性能更好的碳-碳复合材料陶瓷隔热瓦等特殊材料可以解决防热问题。

分类 飞行器发展到80年代已成为机械加电子的高度一体化的产品。它要求使用品种繁多的、具有先进性能的结构材料和具有电、光、热和磁等多种性能的功能材料。航空航天材料按材料的使用对象不同可分为飞机材料、航空发动机材料、火箭和导弹材料和航天器材料等；按材料的化学成分不同可分为金属与合金材料、有机非金属材料、无机非金属材料和复合材料。

材料应具备的条件 用航空航天材料制造的许多零件往往需要在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下工作，有的则受到重量和容纳空间的限制，需要以最小的体积和质量发挥在通常情况下等效的功能，有的需要在大气层中或外层空间长期运行，不可能停机检查或更换零件，因而要有极高的可靠性和质量保证。不同的工作环境要求航空航天材料具有不同的特性。

高的比强度和比刚度 对飞行器材料的基本要求是：材质轻、强度高、刚度好。减轻飞行器本身的结构重量就意味着增加运载能力，提高机动性能，加大飞行距离或射程，减少燃油或推进剂的消耗。比强度和比刚度是衡量航空航天材料力学性能优劣的重要参数：

比强度＝/

比刚度＝/式中[kg2][kg2]为材料的强度，为材料的弹性模量，为材料的比重。

飞行器除了受静载荷的作用外还要经受由于起飞和降落、发动机振动、转动件的高速旋转、机动飞行和突风等因素产生的交变载荷，因此材料的疲劳性能也受到人们极大的重视。

优良的耐高低温性能 飞行器所经受的高温环境是空气动力加热、发动机燃气以及太空中太阳的辐照造成的。航空器要长时间在空气中飞行，有的飞行速度高达3倍音速,所使用的高温材料要具有良好的高温持久强度、蠕变强度、热疲劳强度，在空气和腐蚀介质中要有高的抗氧化性能和抗热腐蚀性能，并应具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。火箭发动机燃气温度可达3000[2oc]以上，喷射速度可达十余个马赫数，而且固体火箭燃气中还夹杂有固体粒子，弹道导弹头部在再入大气层时速度高达20个马赫数以上，温度高达上万摄氏度，有时还会受到粒子云的侵蚀，因此在航天技术领域中所涉及的高温环境往往同时包括高温高速气流和粒子的冲刷。在这种条件下需要利用材料所具有的熔解热、蒸发热、升华热、分解热、化合热以及高温粘性等物理性能来设计高温耐烧蚀材料和发冷却材料以满足高温环境的要求。太阳辐照会造成在外层空间运行的卫星和飞船表面温度的交变，一般采用温控涂层和隔热材料来解决。低温环境的形成来自大自然和低温推进剂。飞机在同温层以亚音速飞行时表面温度会降到-50[2oc]左右,极圈以内各地域的严冬会使机场环境温度下降到-40[2oc]以下。在这种环境下要求金属构件或橡胶轮胎不产生脆化现象。液体火箭使用液氧(沸点为-183[2oc])和液氢(沸点为-253[2oc])作推进剂，这为材料提出了更严峻的环境条件。部分金属材料和绝大多数高分子材料在这种条件下都会变脆。通过发展或选择合适的材料，如纯铝和铝合金、钛合金、低温钢、聚四氟乙烯、聚酰亚胺和全氟聚醚等，才能解决超低温下结构承受载荷的能力和密封等问题。

耐老化和耐腐蚀 各种介质和大气环境对材料的作用表现为腐蚀和老化。航空航天材料接触的介质是飞机用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推进剂（如浓硝酸、四氧化二氮、肼类）和各种润滑剂、液压油等。其中多数对金属和非金属材料都有强烈的腐蚀作用或溶胀作用。在大气中受太阳的辐照、风雨的侵蚀、地下潮湿环境中长期贮存时产生的霉菌会加速高分子材料的老化过程。耐腐蚀性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料应该具备的良好特性。

适应空间环境 空间环境对材料的作用主要表现为高真空(1.33×10[55-1]帕)和宇宙射线辐照的影响。金属材料在高真空下互相接触时，由于表面被高真空环境所净化而加速了分子扩散过程，出现“冷焊”现象；非金属材料在高真空和宇宙射线辐照下会加速挥发和老化，有时这种现象会使光学镜头因挥发物沉积

而被污染，密封结构因老化而失效。航天材料一般是通过地面模拟试验来选择和发展的，以求适应于空间环境。

寿命和安全 为了减轻飞行器的结构重量，选取尽可能小的安全余量而达到绝对可靠的安全寿命，被认为是飞行器设计的奋斗目标。对于导弹或运载火箭等短时间一次使用的飞行器，人们力求把材料性能发挥到极限程度。为了充分利用材料强度并保证安全，对于金属材料已经使用“损伤容限设计原则”。这就要求材料不但具有高的比强度，而且还要有高的断裂韧性。在模拟使用的条件下测定出材料的裂纹起始寿命和裂纹的扩展速率等数据，并计算出允许的裂纹长度和相应的寿命，以此作为设计、生产和使用的重要依据。对于有机非金属材料则要求进行自然老化和人工加速老化试验，确定其寿命的保险期。复合材料的破损模式、寿命和安全也是一项重要的研究课题。