材料力学实验报告 第1篇
[关键词] 教学方法 实验 多媒体 内容重组
一、引言
材料力学既是一门基础科学,又是一门技术科学,是许多工程与科学的基础。长期以来已经形成了相对稳定的课程体系,在几十年的人才培养中发挥了重要作用。传统的经典理论在现代工程和科学技术中仍广泛被应用。这就决定了材料力学教学仍应以经典理论为主。但在科学技术日新月异的今天,在精简学时的同时,必须改革材料力学课程体系、教学内容和方法,减少重复,增添与现代科技发展相适应的新内容,提高效率,保证质量,适应新时期的发展和要求。积极推进本课程的课程教学改革,对提高学生分析、研究、解决工程问题能力,提升专业素养十分重要。
多年来,材料力学教学大纲过分强调课程本身理论的系统性与完整性,注重公式的推导,与本专业相关课程的联系较差,联系工程实际问题不够,尤其缺乏对学生将工程实际问题转化为适当的力学模型的培养。
由于教学内容过多过繁,增加了学生接受和消化知识的困难,也不利于学生独立思考和分析与解决问题能力的培养,更谈不上培养学生分析解决工程实际问题的能力。
教学方法陈旧,课堂气氛沉闷,力学知识本身的枯燥无味,再加上学生缺乏主动性与积极性,不能给学生留出充分的思维空间和讨论空间,教学效果不理想,成绩不佳,影响后续课程的学习。本文结合师范学院机械制造与自动化专业培养目标的特殊性,对材料力学课程的教学改革作如下的探讨。
二、教学内容的重组
按原来的基本类型分章,把教材内容分为三大部分,第一部分为四种基本变形包括拉伸与压缩、扭转、剪切与挤压、弯曲变形。第二部分为强度理论和组合变形。第三部分为压杆稳定。四种基本变形用相同的研究方法重点介绍受力特征、变形特征、应力分布及强度校核理论,讲授时注重工程实际问题的应用,着重培养学生熟练掌握用强度校核公式解决三类不同问题的方法。材料力学的研究对象也应从各向同性(单一的金属材料)拓宽到复合材料上。在强度理论方面可以加入断裂破坏准则。拉、压、弯、扭及其组合变形是材料力学的基本内容,掌握这部分内容的关键就是准确进行各种变形的外力、内力、应力和变形的计算与分析,寻找危险点的极值应力。传统的教学内容有它本身的整体性与系统性,重组后的内容要与传统内容达成完美结合,还需要一个过程,这就需要在实际组织教学时进行大量的教学实践和研究。
三、教学方法的改革
教学的目的,除了让学生掌握材料力学的教学内容,还要让学生掌握分析问题、解决问题的方法。不但教给学生知识,还应该教给学生获取新知识、创造新成果的思维方式和思想方式,要使学生的思维活跃起来,求知欲强烈起来。所有这些都需要我们改变过去“填鸭式”的教学方法,针对机械专业学生的特点,以激发学生的求知欲、竞争欲和表现欲为目的,采取一定的措施来改革教学方法。
突出学生主体地位,培养学生的学习与应用能力。教学过程是教与学,教师是主导,学生是主体。教师不可能传授给学生终生享受的知识和技能,但却可以通过对学生能力的培养,传授给他们学习与应用的能力。为了培养学生的学习能力,每章内容讲授前,首先要让学生预习,通过预习提出每章内容的重点、难点,并引导他们自己查资料解决问题,不仅培养学生的学习能力,还要培养学生的自学能力,突出学生学习的主体地位,充分调动学生学习的主动性、积极性。为了培养学生的应用能力,即分析解决问题的能力,材料力学教学除了按教材教学外,还将国内外新材料、新工艺、新技术等方面的知识渗透到教学中,扩大学生知识面,强化学生分析问题、解决问题的能力,使他们在走向工作岗位后对所学知识有较强的应用能力。
四、采用现代化教学手段,提高教学的效率与效果
充分利用材料力学课程的工程背景,利用多媒体技术,将工程实例生动地展现在学生面前,用动画将抽象难懂的内容形象地表达出来,化解教学难点、缩短学生的认知过程;吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,学生基本上能当堂消化该节课的内容,大大地提高了课堂教学效率和效果。
五、加强实验环节,提高学生实验能力
实验是材料力学教学的一个重要环节,是理论联系实际的重要手段。目前的实验指导书并没有对实验的全过程进行系统阐述,实验报告多是填空式,对学生认知能力及动手能力的培养极为不利。为此,结合拉压、扭转、弯曲三大实验,实验前指导学生进行认真的准备,自己动手设计实验方案;实验过程中,让学生认真观察实验现象,分析总结实验结果,重点培养学生科学的工作方法,严谨的工作态度及踏实的工作作风;实验完成后,由学生通过思考,按实验规范自行设计、完成一份科学合理的实验报告。通过实验全过程的实施,让学生清楚地知道实验是科学研究的重要手段,使学生对材料力学知识有更加深入地了解。由此可见,实验课可起到理论课起不到的作用,对于提高学生的综合素质有很重要的意义。
六、结束语
材料力学的课程改革,是一项长期而又艰巨的任务。改革既要符合专业的培养目标,保证学生具有宽厚、扎实的基础和基本的应用能力,又要积极稳妥,循序渐进。由于力学课程教学涉及面广,各专业对力学课程教学的要求又不尽相同,所以改革应该分层次、分阶段、有针对性地进行,要在探索中不断总结经验,逐步完善。所有的改革都应以发展学生智能,提高学生素质,培养高质量的应用型本科人才为出发点。
参考文献:
[1]刘鸿文.材料力学第四版[M].北京:高等教育出版社.
[2]单辉祖.材料力学(Ⅰ、Ⅱ)[M].北京:高等教育出版社.
[3]赵淑红,张展.《材料力学》教学方法探讨.农机化研究,2004,(5).
材料力学实验报告 第2篇
[关键词]工程力学 双语教学 教学理念 科技实践活动
一、双语课程的教学理念
21世纪大学所培养的学生应当具有的三种基本能力，即：（1）获取知识的能力；（2）与具有不同文化背景的人进行沟通和团队工作的能力；（3）使用外语进行工作和交流的能力。双语教学是我国教育国际化的一种有效方法。通过开展双语教学，可以促进我们的教育与国际教育理念接轨，培养学生用英语思考、解决专业问题的能力，开阔其视野，提高综合素质，为运用外语进行学术交流打下基础。同时也将西方的教学模式、教学理念渗透到我国传统的高等教育之中，促进我国高等教育的改革和国际化进程。目前，国内已经有一批工程力学双语教改的探究报道[1-4]。
实施双语课程教学模式改革，首先教材应当采用原滋原味国外原版教材（通常是英文教材），其优点是在语法、研究问题方法论、内容的宽度与广度上都更为国际化。另外国外原版教材内容丰富，图文并茂、形式生动，索引、主题词的设计以及编排体例以探究式为主，从具体问题入手可读性强等优点非常受学生欢迎。不但可以使学生能够在更高起点上进行专业知识的学习，学到最新学科前沿知识，而且有利于学校借鉴国外现代教学理念，先进的教学方法和手段，触及到新的教育思想，逐步建立和形成与国际接轨的人才培养新体系。
其次，双语教学应当以英语专业词汇学习作为重点。双语教学的根本目的就在于使学生真正领会与世界同步的现代科学知识。双语教学可以使学生接触到学科的科学词汇和基本概念，为学生准确理解和深入领会课程内容提供了一个有效的途径。例如：在力学课程中最常用的概念“受力图”其英语对应词汇是“free body diagram”。类似的，中文教材的“温度应力”应当翻译为“thermal stress”而不能望文生义，直译为“temperature stress”。经过比较系统的学习，有助于学生加深对专业英文概念的理解，提高专业学习质量。就我国现阶段学生的英语能力而言，实施双语教学模式，在课程教学环节中，还是尽量采用中英两种语言交叉进行为妥，而作业练习和考试均采用英语的一种教学方法。
另外，使用双语教学的目的就是培养学生的创新精神，加强学生的解决工程实际问题能力，提高学生的英语修养和运用英语进行专业研究表述与交流的能力。工程力学双语教学要强调为学生创造了科学实践活动的平台，然后使用英语进行学术交流和沟通的机会。工程力学本身是工科学生很重要的一门技术基础课。该课程既需要良好的数学基础，又与工程实际有紧密的联系，课程内容既为后续课程奠定良好的力学基础，又可直接应用于工程计算。因而在工程力学课程中开展探究性的科研实践活动，在培养学生良好的科学素质、工程能力及创新能力等方面都具有明显的作用。
二、双语教学模式改革
长期以来，工程力学的教学模式单一，即：课堂讲授-作业-规定的验证性实验。学习内容和方法比较单调。然而，在材料、热能、冶金和机械等专业领域有大量的非杆系复杂受力问题，学生在后续课程学习或科研工作中遇到此类问题时，基本无从下手。另外，传统实验主要内容基本属于金属材料的破坏实验。学生观察各种现象并测量材料力学指标，虽然可以增加对材料性质的感性认识，但是学到的新知识少，需要思考的内容少。
本课程的教学模式改革的目的在于推进研究型教学，具体方式是要求同学在规定时间内以及可以完成工作的前提下，以科研工作的形式展开。同学自愿分组，分别选定探究性质的材料力学题目，内容将渋及文献综述，方案确定，数值模拟和动手制备试样到完成试验等环节。目标是把学生被动的学习变为主动学习，给学生留出充分的创造性思维空间，锻炼学生动手能力，训练学生科学的观察、思考及总结的方法，并从中学到课本以外的知识，提高学生的综合素质。
三、教学改革实施方法
教与学，听课与作业，考试与实践性课题都是教学工作的重要环节。作业和实验报告必须采用全英文书写。学生的实践性课题的内容覆盖工程力学基本知识点，使用钢铁、有机玻璃、黄铜、铝合金、PVC、塑料、人工复合材料、混凝土等材料来完成拉伸，压缩，弯曲，扭转和冲击等项实验。这些材料的机械性质各有差异，力学相应的规律也不同，有些是目前工程上越来越多使用的新材料，目前使用的大部分材力教材没有详细介绍。事先不讲实验中的现象，学生不知道实验的结果，学生在教师的指导下自主实验，自己观察各种现象、采集处理实验数据。预先给同学补充有限元的基本概念与使用方法，然后学生自主完成数值模拟工作，最后写出研究报告。由于在课堂教学时已经交代了所需的知识点，学生通过文献检索已对研究内容有了基本认识，在实验室里，由老师监督安全，可以较好完成实践动手的环节。学生普遍对此实验很有兴趣。在使用有限元程序时，要求学生熟练掌握软件系统的有关操作内容，如图形界面、操作过程、功能块等。其次结合软件的教学穿插介绍相关的力学知识和有限元基本理论， 但讲解以形象化、结论化为主，舍弃大的理论推导过程，然后结合实际工程间题，提出计算分析的一般步骤，建立合理的计算模型，实现有效的有限元模拟。
在研究报告撰写中，即有写作格式要求，也给学生留下思考的空间。学生通过分工查找资料和讨论，能够对实验现象和计算结果做出比较正确的解释。从提交的研究报告看，图文并茂，内容详尽。学生接触到较丰富的试验和计算内容，采用这种授课模式，学生处于主动学习状态，学习的积极性高，学到的知识扎实。通过此教学改革实施，除可以让学生学到各种不同材料在承载时的力学性质和计算方法外，还学到科学研究的基本方法，同时也培养了学生分析问题解决问题的能力，提高了综合素质。在我校2008、2009、2010级材料国际班和理科实验班的教改试验中，均要求学生完成上述各实验和研究环节后，用英语进行研究工作成果报告和答辩，最后用英文提交格式规范的研究报告。从已经毕业的学生反馈信息知，此种教学改革方法的实施，能使学生去海外留学深造时，更快适应国外现代教学理念和先进的教学方法与手段，对于提高学生的能力有明显的促进作用。
图1. 学生自己动手进行试样加工和完成力学试验。
图2. 学生用英语进行研究成果报告与答辩
图3. 历届学生完成的研究成果文集
4.认识与体会
双语教学是一项重要的改革举措，因而教与学应当实事求是，根据不同的学生，安排不同强度的英语讲课和作业时数。实践性课题应当是在教师指导下，经过小组成员共同努力在规定时间内可以完成的并且有一定的探究与实践特点。考试工作也应体现新的教育理念，应本着有利于发挥学生教育主体的作用，有利于学生自学，有利于学生创新能力和综合素质的培养，有利于实现教学目标和促进学生个性化发展。考试必须采用全英文试题，学生采英文答题，学生成绩的评定，考试内容占60%，研究课题成果作为平时成绩占40%为好。
教学模式的更新对教学的长期效果起着决定性的导向作用。一种新教学法的实施， 必须依赖于教师的知识水平和教学才能，学生不但是学习的能动的主体而且是教学活动的主动参与者，通过实施探究性质的科技实践活动可以使学生从被动学习转变到积极参加对知识的主动探究，切实提升学生应当具备的三种基本能力。
[参考文献]
[1]王育平，滕桂荣，赵增辉，等.材料力学双语教学的探索与实践[J].中国科教创新导刊，2008，45
[2]钟南，罗锡文，严慕容，等.构建工程力学双语教学的探讨[J].力学与实践，2004， 26（2）：64～67
[3]殷波，刘平.材料力学双语教学的实践与研究[J].高教论坛，2006，3：129～130
材料力学实验报告 第3篇
一、实验目的
1. 测定低碳钢材料拉伸的屈服极限σs、抗拉强度σb、断面收缩率ψ等力学性能指标。
2. 测定灰铸铁材料的压缩强度，观察并比较低碳钢和灰铸铁在拉伸、压缩过程中的变形现象及其破坏断口特征。
二、试验仪器设备
1. 微机控制电子万能材料试验机系统
2. 游标卡尺
3. 做标记用工具
三、试验原理
拉伸试验是通过在试样两端施加轴向拉伸力，观察试样从弹性变形到塑性变形直至断裂的全过程，从而测定材料的力学性能指标。压缩试验则是通过在试样两端施加轴向压缩力，观察试样的变形和破坏情况。
四、试验原始数据记录
1. 拉伸试验
低碳钢材料：屈服载荷、最大载荷、断面尺寸等
灰铸铁材料：最大载荷、断面尺寸等
2. 压缩试验
灰铸铁材料：直径d、最大载荷等
五、试验数据处理及结果
1. 拉伸试验数据结果
低碳钢材料：计算并列出屈服极限σs、抗拉强度σb、延伸率、断面收缩率等。
灰铸铁材料：记录最大载荷，分析拉伸过程中的变形情况。
2. 绘制拉伸曲线
根据实验数据绘制低碳钢材料的拉伸曲线，分析曲线的各个阶段及对应的材料性能。
3. 压缩试验数据结果
灰铸铁材料：记录并分析压缩过程中的变形及破坏情况。
六、思考讨论题
1. 简述低碳钢和灰铸铁两种材料的拉伸力学性能，以及它们各自的特征。
2. 分析低碳钢和灰铸铁在拉伸、压缩过程中变形及破坏现象的原因，探讨材料的力学性能与其微观结构的关系。
3. 讨论如何通过改进实验方法或条件来提高实验数据的准确性和可靠性。
七、小结
通过本次拉伸和压缩试验，我深入了解了低碳钢和灰铸铁这两种材料在受力状态下的力学性能表现。实验过程中，我认真观察了试样的变形和破坏现象，并记录了详细的数据。通过数据处理和分析，我掌握了材料力学性能指标的计算方法，并对材料的微观结构与力学性能之间的.关系有了更深刻的认识。
在实验中，我也遇到了一些问题，如实验数据的波动较大、实验操作不够熟练等。针对这些问题，我认为在今后的实验中应更加注重实验细节和操作的规范性，同时加强实验数据的处理和分析能力。
此外，我还建议学院能够提供更多样化的实验项目和更先进的实验设备，以满足不同学生的学习需求和提高实验教学的质量。通过这次实验，我不仅学到了专业知识，还培养了实践能力和团队合作精神，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
材料力学实验报告 第4篇
一、实验目的
通过拉伸实验测定低碳钢材料的屈服极限σs、抗拉强度σb及断面收缩率ψ，了解材料的拉伸力学性能。
通过压缩实验观察低碳钢和灰铸铁材料的压缩变形过程，并测定其抗压强度，比较两者的破坏特征。
二、实验仪器设备
1、微机控制电子万能材料试验机系统
2、游标卡尺
3、做标记用工具
三、实验原理简述
拉伸实验基于胡克定律和塑性变形理论，通过逐渐增加拉力，观察试样的变形直至破坏，记录各阶段的.应力与应变关系。压缩实验则通过施加垂直压力，观察试样的压缩变形及破坏过程。
四、实验原始数据记录
1、拉伸实验数据：
低碳钢材料：
试件尺寸：标距L0 =____mm，直径d0 =____mm
屈服载荷Fs =____KN，最大载荷Fb =____KN
屈服应力σs = Fs/A0 (MPa)，抗拉强度σb = Fb/A0 (MPa)
延伸率δ = [(L1-L0)/L0] × 100%，断面收缩率ψ = [(A0-A1)/A0] × 100%
灰铸铁材料（如进行）：记录相应数据
2、压缩实验数据：
试件尺寸及数据记录同上，但需注明是压缩实验数据
五、实验数据处理及结果
1.拉伸实验数据处理：
计算屈服应力、抗拉强度、延伸率及断面收缩率，并填入上述表格。
绘制低碳钢材料的拉伸曲线，展示应力-应变关系。
2.压缩实验数据处理：
计算抗压强度，分析压缩过程中的变形特征及破坏原因。
可绘制压缩曲线。
六、实验现象观察与分析
1.拉伸实验现象：
观察低碳钢试样从弹性变形到屈服、强化直至断裂的全过程。
分析断口形状，讨论颈缩现象及其原因。
2.压缩实验现象：
观察低碳钢和灰铸铁在压缩过程中的变形差异。
分析两种材料的破坏形式及原因，特别是灰铸铁的脆性破坏特征。
七、思考讨论题
简述低碳钢和灰铸铁在拉伸力学性能上的差异，并分析其物理机制。
讨论材料在拉伸和压缩实验中破坏形式的不同，以及这些差异对工程设计的影响。
如何通过实验数据评估材料的可靠性和适用性？
八、小结
本次拉伸与压缩实验不仅加深了我对材料力学性能的理解，还让我掌握了实验数据处理和结果分析的基本方法。通过对比低碳钢和灰铸铁在不同加载条件下的表现，我深刻认识到材料性质对结构安全性的重要性。未来，我将更加注重实验操作的规范性和数据的准确性，以提高自己的科研能力和实践水平。