材料力学

作者：宋明 魏高峰 著

页数：301

出版社：机械工业出版社

出版日期：2025

ISBN：9787111770817

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内容简介

本书是以构件承载需求为中心的新形态材料力学教材，注重材料力学思维逻辑及创新应用，引入了大量工程实例作为分析资源，提供了多个具有代表性的工程设计案例分析模板，并录制了相应的教学微课，同时开发了“一张纸试验”模块，配套了设计可视化AR虚拟仿真实验平台。
全书分为力学框架、典型承载和复杂承载3篇，共8章。力学框架篇包括材料力学分析框架和构件安全性设计总论；典型承载篇包括轴向承载、周向承载和横向承载；复杂承载篇包括复合承载、超静定承载和动载荷承载。本书可以作为高等学校理工科各专业的材料力学课程教材。

本书特色

本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

目录

前言

数字化和智能化时代的来临，为高等学校材料力学课程教育带来了新的发展契机。在新的时代要求下，如何将党的二十大精神如盐入水般融入工科专业教育，如何通过知识学习培养材料力学思维，如何充分利用网络化、数字化、智能化技术打破平面教材与学习者的空间隔阂，如何利用贴近实际的工程案例激发创新应用力学工具的热情，是很多力学教育工作者和学习者共同关心的问题。
本书依照高等学校工科基础课程教学指导委员会最新编制的《高等学校工科基础课程教学基本要求》，构建了以“构件承载需求”为中心的内容体系，以工程设计分析及实操贯穿材料力学课程知识主线，注重以数学工具夯实解决工程问题的力学路径，更加强调材料力学思维模式和思辨能力的培养，响应了新时代对材料力学教学提出的新要求。
本书具有以下特色：
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本书以“构件承载需求”为中心重塑课程内容，将力学知识与工业设备、行业工程、装备制造等工程问题进行有机结合，凝练了轴向、周向、横向以及复合承载等以功能需求为主线的进阶式构件设计内容体系，向前继承了传统材料力学课程知识体系，向后支撑了数字化和智能化复杂工程设计及创新应用。数字化和智能化时代的来临，为高等学校材料力学课程教育带来了新的发展契机。在新的时代要求下，如何将党的二十大精神如盐入水般融入工科专业教育，如何通过知识学习培养材料力学思维，如何充分利用网络化、数字化、智能化技术打破平面教材与学习者的空间隔阂，如何利用贴近实际的工程案例激发创新应用力学工具的热情，是很多力学教育工作者和学习者共同关心的问题。<br>本书依照高等学校工科基础课程教学指导委员会最新编制的《高等学校工科基础课程教学基本要求》，构建了以“构件承载需求”为中心的内容体系，以工程设计分析及实操贯穿材料力学课程知识主线，注重以数学工具夯实解决工程问题的力学路径，更加强调材料力学思维模式和思辨能力的培养，响应了新时代对材料力学教学提出的新要求。<br>本书具有以下特色：<br>1泵嫦虼葱掠τ玫哪谌萏逑<br>本书以“构件承载需求”为中心重塑课程内容，将力学知识与工业设备、行业工程、装备制造等工程问题进行有机结合，凝练了轴向、周向、横向以及复合承载等以功能需求为主线的进阶式构件设计内容体系，向前继承了传统材料力学课程知识体系，向后支撑了数字化和智能化复杂工程设计及创新应用。<br>2绷ρ思维和思辨的培育侧重<br>本书注重力学思维的培育，将每种构件承载功能涉及的“识别问题、建立模型、分析内力、分析应力、校核强度、分析变形、校核刚度、校核稳定性等”多个步骤逐一进行讲解，重点示范设计分析过程和力学思维路径。<br>3敝鸺督阶的我国代表性工程设计案例示范<br>本书以大量我国代表性工程实例作为问题识别素材、例题讲解案例、分析示范模版，融入了“为国家铸安全，为人民担责任”的材料力学责任体系，实现了工程实例从概念学习到理论计算，再到设计实操的全流程覆盖，完成了党的二十大精神融入专业课程，为应用材料力学知识、方法以及思维模式解决工程问题打下了坚实基础，为培育中国卓越工程师提供了有力保障。<br>4蓖黄浦街式缑娴慕萄Щザ维度——数字资源<br>（1）“一张纸试验”模块（见附录B）<br>本书创新性地设计了“一张纸试验”模块，旨在通过动手实践的方式，让学习者亲身体验材料力学的奥秘，深化对理论知识的理解，并培养力学思维与创新能力。<br>一张纸试验涵盖了材料力学中的多个核心知识点，如典型承载构件应力分布、常见构件承载应变趋势、应力分析基本方法、截面的基本属性等。通过设计不同形状和结构的纸质试验体，如桥梁模型、悬臂梁、应力分析单元体等，读者可以在实践中观察构件的受力变形行为，验证理论公式，探索材料性能的优化策略，并进一步开展“一张纸试验”设计，补充验证不同条件、多种视角、更大范围内的材料力学问题，为实现师生共建教材配套资源提供途径。<br>精心设计的“一张纸试验”模块，不仅增强了课程的互动性和趣味性，打破了线上数字化教学资源与线下实操教学之间的鸿沟，还为读者提供了一个将理论知识与实际应用相结合的桥梁。在试验过程中，学习者需要综合运用观察力、分析力、动手能力和创新思维，解决试验中遇到的各种挑战，同时还可发现新问题、提出新见解，从而加深对材料力学原理和思维方法的理解。这一过程不仅锻炼了学习者的专业技能，还促进了其综合素质的全面提升。通过应用这一模块，学习者能够在轻松愉快的氛围中掌握材料力学的基本原理和方法，培养解决复杂工程问题的能力，为未来从事相关领域的研究和实践打下坚实的基础。<br>使用指南：<br>1）教师可登录www.cmpedu.com，注册后免费下载“一张纸试验”耗材的PDF文件。这些文件包含精心设计的试验模板和操作说明；<br>2）试验模板材料仅需一张A4纸，读者可以自行打印；<br>3）通过剪裁、折叠、粘贴等简单的手工操作，亲手将材料力学的理论知识制作为直观的孪生纸质模型；<br>4）根据试验操作说明，通过手动操作纸质模型进行实践，模拟相应材料力学知识点的理论原理、科学家的分析过程以及构件承载条件下的真实演变过程；<br>5）相关实操过程也在本书配套微课资源（扫描随书二维码获取）中进行了演示，确保读者可以获得高质量的试验体验。<br>（2）增强现实（AR）模型<br>为了进一步提升材料力学课程的教学效果与学习体验，本书配套开发了一款基于增强现实（AR）技术的设计可视化辅助虚拟仿真实验平台。该工具旨在打破传统教材的界限，将抽象的力学原理与复杂的工程设计工具以直观、互动的方式呈现给学生，使学习过程更加生动、高效。<br>1）沉浸式学习体验：利用软件扫描功能激活AR模型，一个与教材内容紧密融合的虚拟三维模型将跃然屏上，让读者仿佛置身于真实的工程环境中，亲身体验大型设备关键构件构造、工作原理及设计过程。<br>2）可视化设计过程：软件精心设计了从构件分析到成品展示的全流程可视化界面，使读者能够直观地观察和理解工程设备关键构件的材料在不同受力状态下的行为变化、结构的设计及失效分析等关键过程。这种直观的学习方式极大地降低了学习门槛，便于读者对复杂力学概念的理解。<br>3）实践与理论结合：通过将理论知识与实际应用场景无缝对接，该软件为读者营造了一个知识与实践相结合、产业与教学深度融合的学习环境。读者不仅能够在课堂上学习理论知识，还能在课后通过AR模型进行模拟操作、实验验证，从而加深对材料力学原理的掌握，提高应用能力。<br>4）互动探索与发现：软件内置丰富的交互功能，鼓励读者主动探索、发现问题并尝试解决。读者可以通过调整模型参数、观察不同条件下的模拟结果，培养创新思维和解决问题的能力。<br>本书配套的增强现实（AR）模型，不仅是一款先进的教学辅助工具，更是推动教育教学改革、促进产学研深度融合的重要载体。它为学习者提供了前所未有的学习体验，让材料力学课程的学习变得更加有趣且富有成效。<br>使用指南：<br>1）扫描“AR使用指南”二维码，获取AR扫描软件的下载地址。<br>2）下载并安装AR扫描软件，即可在书中标有“AR扫一扫”图标处，激活AR模型。<br>5迸涮追岣磺沂视霉惴旱奈⒖巫试<br>本书配套建设了教学视频及线上课程，广泛适用于各种类型各种水平的工科类专业教学活动，教学者和学习者均可以通过扫描封底“天工讲堂”二维码，进行正版验证，方便地访问和使用这些资源，并可以快速建设适应自己学习情况和需求的专用课程。<br>本书由齐鲁工业大学宋明和魏高峰任主编，李安庆、王明禄、周泉任副主编，参编者还有周莎莎、任飞和王力。具体编写分工：宋明编写第1、4、5章、附录B，魏高峰编写第2章，李安庆编写65节、第7章，王明禄编写61～64节、第3～5章示范案例，周泉编写第3～8章开放性设计题，周莎莎编写第3、8章，任飞编写66～68节，王力编写第6～8章示范案例。<br>本书的出版得到了齐鲁工业大学机械工程学部的大力支持，以及智慧树和青岛唯唯视界教育科技有限公司提供的技术支持，在此一并表示感谢！同时，也向对本书出版和课程建设给予过关心和支持的朋友们表示衷心的感谢！由于编者水平和时间有限，本书难免存在疏漏，欢迎读者批评指正。<br>编者<br>2024年6月27日于济南