《材料力学与结构力学》包含《材料力学》和《结构力学》两门课程,总分150分,每门课程各占75分。要求考生能熟练掌握材料力学与结构力学的基本概念和基本理论,具有分析和处理材料力学基本问题的能力 ,熟练掌握各种结构的计算原理和方法,并能灵活应用,计算结果正确。
(一)考试内容和考试要求
1.材料力学概述
变形体,各向同性与各向异性弹性体,弹性体受力与变形特征;工程结构与构件,杆件受力与变形的几种主要形式。
(1) 深入理解并掌握变形体,各向同性与各向异性弹性体等概念;
(2)深入理解并掌握弹性体受力与变形特征;
(3)了解杆件受力与变形的几种主要形式。
2.轴向拉伸与压缩
内力、截面法、轴力及轴力图;应力、拉(压)杆内的应力;拉(压)杆的变形、胡克定律;安全因数、许用应力、强度条件;典型材料轴向拉压时材料的力学性能;拉(压)杆内的应变能。
(1) 深入理解截面法,掌握轴向拉压杆的内力,轴力图,横截面和斜截面上的应力;
(2) 熟练掌握轴向拉压的应力、变形;
(3) 理解并掌握轴向拉压的强度计算;
(4)了解轴向拉压时材料的力学性能;
(5) 理解并掌握拉(压)杆内的应变能计算。
3.扭转
薄壁圆筒的扭转;传动轴的外力偶矩、扭矩及扭矩图;等直圆杆扭转时的应力、强度条件;等直圆杆扭转时的变形、刚度条件;等直圆杆扭转时的应变能。
(1) 理解并掌握传动轴外力偶矩的计算;
(2)理解并掌握薄壁圆筒的扭转;
(3) 理解并掌握圆轴扭转时横截面的扭矩,扭矩图;
(4) 熟练掌握等直圆杆扭转时的应力、强度条件;
(5) 熟练掌握等直圆杆扭转时的变形、刚度条件;
(6) 理解并掌握等直圆杆扭转时的应变能。
4.弯曲应力
对称弯曲的概念及梁的计算简图;梁的剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图;平面刚架和曲杆的内力图;梁横截面上的正应力、正应力强度条件;梁横截面上的切应力、切应力强度条件;梁的合理设计。
(1) 理解并掌握对称弯曲的概念及梁的计算简图;
(2) 熟练掌握梁的剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图;
(3)理解并掌握平面刚架和曲杆的内力图;
(4) 熟练掌握梁横截面上的正应力、正应力强度条件;
(5) 理解并掌握梁横截面上的切应力、切应力强度条件;
(6) 理解并掌握梁的合理设计。
5.梁弯曲时的位移
梁的位移;挠曲线近似微分方程及其积分;叠加原理计算梁的位移;梁的刚度校核、提高梁的刚度的措施;梁内的弯曲应变能。
(1) 理解并掌握梁的位移;
(2) 熟练掌握挠曲线近似微分方程及其积分;
(3)理解并掌握叠加原理计算梁的位移;
(4) 理解并掌握梁的刚度校核、提高梁的刚度的措施;
(5) 理解并掌握梁内的弯曲应变能。
6.简单的超静定问题
超静定问题及其解法;拉压超静定问题;扭转超静定问题;简单超静定梁。
(1) 理解并掌握超静定问题及其解法;
(2) 熟练掌握拉压超静定问题;
(3) 熟练掌握扭转超静定问题;
(4) 熟练掌握简单超静定梁。
7.截面几何性质
静矩、形心、惯性矩、惯性半径、惯性积,简单截面惯性矩和惯性积计算;转轴和平行移轴公式;转轴公式、形心主轴和形心主惯性矩;组合截面的惯性矩和惯性积计算。
(1) 理解并掌握静矩、形心、惯性矩、惯性半径、惯性积,简单截面惯性矩和惯性积计算;
(2) 熟练掌握转轴和平行移轴公式;
(3) 熟练掌握转轴公式、形心主轴和形心主惯性矩;
(4) 熟练掌握组合截面的惯性矩和惯性积计算。
8.应力状态和强度理论
平面应力状态的应力分析、主应力;空间应力状态的概念;空间应力状态下的应变能密度;强度理论及其相当应力;各种强度理论的应用;应力状态和强度理论。
(1) 熟练掌握平面应力状态的应力分析、主应力;
(2) 理解并掌握空间应力状态的概念;
(3)理解并掌握空间应力状态下的应变能密度;
(4) 理解并掌握强度理论及其相当应力;
(5) 熟练掌握各种强度理论的应用。
9.组合变形
两相互垂直平面内的弯曲;拉伸(压缩)与弯曲;扭转与弯曲;连接件的实用计算法;
(1) 理解并掌握组合变形和叠加原理;
(2) 熟练掌握拉压与弯曲组合变形杆的应力和强度计算;
(3)熟练掌握斜弯曲问题的概念和求解;
(4)熟练掌握偏心压缩问题的概念和求解;
(5) 熟练掌握扭转与弯曲组合变形下,圆轴的应力和强度计算;
(6) 理解并掌握组合变形的普遍情况。
(7) 理解并掌握螺栓和铆钉连接的实用计算法。
10.压杆稳定
压杆稳定性的概念;细长中心受压直杆临界力的欧拉公式;不同杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式、压杆的长度因素;欧拉公式的应用范围、临界应力总图;实际压杆的稳定因素;压杆的稳定计算、压杆的合理截面。
(1) 理解并掌握压杆稳定的概念;
(2)理解并掌握常见约束下细长压杆的临界压力、欧拉公式;
(3)理解并掌握压杆临界应力以及临界应力总图;
(4) 熟练掌握压杆失效与稳定性设计准则,压杆失效的不同类型,压杆稳定计算;
(5) 掌握中柔度杆临界应力的经验公式;
(6)了解提高压杆稳定的措施。
11.能量方法
杆件变形能的计算;卡氏第一定理、余能定理、卡氏第二定理;用能量法求解超静定问题。
(1)熟练掌握杆件应变能、余能的计算;
(2)理解并掌握卡氏第一定理、余能定理、卡氏第二定理;
(3) 掌握用能量方法解超静定问题。
12.平面体系的几何构造分析
平面体系几何不变的必要条件;平面体系几何构造分析;体系的几何构造与静定性。
(1)理解自由度、约束、计算自由度等概念,掌握平面体系几何不变的必要条件。
(2)熟练掌握平面几何不变体系的基本组成规则,并能灵活应用,进行平面体系的几何构造分析。
(3)掌握体系的几何构造与静定性的联系。
13.静定结构
静定梁和静定平面刚架;静定平面桁架;组合结构;静定结构的一般性质。
(1)熟练掌握静定梁和静定平面刚架弯矩图的绘制方法。
(2)掌握静定平面桁架的内力计算方法,包括结点法、截面法以及两者的联合应用。了解杆件替代法的原理,能够准确识别桁架的零杆。
(3)能够准确判断组合结构中杆件的受力特点,掌握其受力分析的基本原理。
(4)理解静定结构的基本静力特征,并能加以灵活应用。
14.静定结构的影响线
静力法作影响线;机动法作影响线;联合法作影响线;影响线的应用;简支梁的内力包络图和绝对大弯矩。
(1)理解影响线的概念,掌握静力法作影响线的基本原理。
(2)熟练掌握机动法作影响线的基本原理,并能解决各种实际问题。
(3)能够联合运用机动法和静力法绘制复杂静定结构的影响线。
(4)能够运用影响线确定不利荷载位置,以及指定截面的大内力。