工程案例及其在材料力学课程中的综合实践教学应用

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1、工程案例及其在材料力学课程中的综合实践教学应用材料力学课程教学改革的实践越来越秉视学生工程应用能力和创新能力的培养。在教学实践中，结合工程案例，让学生通过建立模型、简化计算、工程测试、汇报答辩等环节，小组分工合作完成综合实践作业，培养学生的综合能力。版权和著作权归原作者所右，如存不愿意被转载的情况，己关键词材料力学；工程案例；综合实践教学；卓越工程师G642.3B1671-489X(2017)08-0141-031引言材料力学课程是工科院校机械类、土建类、交通运输类等较多专业的专业基础课，是学生接触专业知识和工程领域的先导课程，将材料力学课程教学与培养学生的工程应用能力和创新能力相结合

2、，具有重要意义。国家开展卓越工程师教育培养计划，也旨在培养适应经济社会发展需要的创新能力强的高质量工程技术人才，对材料力学课程教学实践提出新的要求。以往力学课程教学以理论严密、逻辑性强为特点，强调学生的理论基础和数理逻辑能力。近年来，随着高校教育教学改革的不断深入与广大教师的不断实践，越来越重视学生的工程应用能力和创新能力的培养。但在教学中如何将工程实践知识与学生动手能力和实际应用能力相结合，还需多做探索。部分教师在开展科研项H研宄时让学生参与，但发现学生的基础还没达到要求，并且学生在学完课堂内容后觉得作业习题大多偏重理论，与工程应用还有距离。笔者在长期教学积累和科研合作中，提炼了部分

3、与材料力学课程知识结合紧密的工程案例，使学生在完成工程实践综合作业的过程中，重点培养材料力学课程知识的应用能力、团结协作与动手能力，引导学生参与工程实践及科研项目，提高学生的综合能力和创新素质。2结合工程案例的综合实践作业设计材料力学课程综合实践作业的教学目的可以概括为培养学生提炼力学模型的能力，提高学生解决实际工程问题的能力，提高学生自我学习的能力，培养和提高学生组织协作的能力，培养学生科学思维方法和研究能力，锻炼学生分析总结和表达能力。材料力学课程综合实践作业的设计一般要求结合一定工程背景，提供相应图纸、参数、工作原理等，锻炼学生读懂图纸、提炼力学模型的能力；综合实践作业的内容结合

4、专业知识、工程实例或相关后续课程，列出一定的参考书及，需要学生学会阅读、自主学习;综合实践作业的设计一般采取开放式的结论，给定设计参数让学生分析研究方案，或给定必要功能进行相关参数的设计。材料力学课程综合实践作业的形式可以分为与课程内容相关的可以让学生直接参与的课题、从工程实际中提炼的力学近似计算、结合工程问题的开放选修实验、学生自主选题的大学生创新项目、群体性参与的趣味力学竞赛等。限于篇幅，这里仅列举几个材料力学综合实践作业案例。案例1:锚链环拉伸试验与分析某型号的锚链环如图1所示，需进行拉伸试验以检验锚链单环承受的最大载荷、最大应变以及锚链环的变形等。试验载荷从520kN分20个加

5、载步到7460kN然后卸载，采用电测法进行应变测试，实测时确定的应变片布置方案如图1所示。要求：1）根据锚链环的结构图纸，确定锚链单环的力学模型，分析锚链环拉伸的应力分布；2）根据应变测试方案确定试验步骤，分析应变测试方案的合理性；3）少部分学生参与现场测试；4）已知各载荷步下各测点的实测应变，分析试验结果，得到简要结论。该案例考查的学生的知识和能力包括：1）对内超静定结构的受力和应力分析的能力；2）电测理论，如何应用电桥理论得到锚链环拉伸时的拉伸应力和弯曲应力;3）通过参与现场测试锻炼学生的动手能力，增长学生的工程见识；4）对测试数据的处理和分析能力，直接感受工程测试与理论分析的差别

6、。案例2:张弦桁架结构张拉应力测试与分析某体育馆张弦桁架结构见图2,最大跨度115米，单榀最大重量?sl28吨，张拉过程是施工的关键项目。以某一榀桁架为例，需对张拉过程中桁架关键部位的应力进行监测。要求：1）根据钢结构施工图纸，用力学知识建立单榀桁架的力学模型；2）对模型进行简化，得到材料力学中的超静定结构；3）简要分析单榀桁架的应力监测关键部位；4）参观工地，参观张拉过程；5）对应力、结构变形等监测数据进行简要分析，与施工前的分析进行对比，分析差别的原因；6）预测温度对结构的影响，提出验证方法。这是一个实际工程问题，通过布置综合实践作业的方法让学生在施工前就提前参与，使学生对课程的工

7、程应用有了更加深刻的认识。再由于工程缺少工程经验，学生分析后确定的监测点与项目方案存在偏差，但通过施工现场的分析讲解，对结构施工直观Y解，培养了学习积极性。案例3:某双体客船螺旋奖轴系的强度计算某长江短途客船已知主机额定功率为190kW，额定转速1000r/min，总减速比2.89，轴的转速346r/min,螺旋奖推力2350kg，螺旋桨重量200kg,材料35#钢，联轴节重景42.8kg,法兰重>28.5kg,屈服极限270MPa,许用安全系