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固体力学列表
材料力学作为机械类专业的一门基础课程,与机械原理、机械设计等专业必修课程联系紧密,对于机械专业的学生而言是极为重要的。学习材料力学有助于学生从本质上认知机械零件在设计中涉及的材料选择、尺寸最优化、结构强度、刚度危险点检测等问题。因此,该课程在工程实践中有着极其重要的地位,是解决工程实际问题的重要理论基础课程。
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结构力学是土木工程专业重要的基础课程,在整个本科知识积累中有着承上启下的作用,和理论力学、材料力学并称为土木工程专业必学的三大力学。因结构力学在本科土木工程专业课当中有着非常重要的作用,那么结构力学如何改革才能符合应用型人才培养目标,是实现培养复合应用型人才的关键。
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“高等结构力学”是江苏科技大学船舶与海洋工程学院(下文简称为“我校”)船舶与海洋工程学科一门重要的硕士专业基础学位课,是对本科阶段“船舶结构力学”课程的拓展和深化。本科阶段“船舶结构力学”重点讲授了船舶结构的静力响应分析方法,如力法、位移法和能量法。
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“金课”概念提出的时间虽短,但使一门课程成为金课的努力一直在进行,材料力学属于工科专业的技术基础课程,地位举足轻重。课程建设过程中尝试的教学内容、方法和评价的改革措施经过两年多的实践检验,得到了良好的反馈和成效,可为同类院校的金课建设提供参考。
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纤维增强复合材料比强度、比刚度高,抗疲劳性能好[1,2,3],目前已在航空航天、汽车、建筑、机械等领域得到应用[4,5]。然而,复合材料在外力作用下容易发生纤维损伤、基体损伤、层间损伤等失效模式[6,7,8],导致复合材料零件的力学性能严重退化,使用寿命降低,限制了纤维增强复合材料的进一步推广应用[9,10]。
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与传统教学模式相比,初学结构力学的学生参加混合式教学,其平均分较低,但区分度较高,说明两极分化较严重,混合式教学模式更适合自主学习能力较强的学生,便于学生更合理地安排学习时间,而自主学习能力较差的学生应慎重选择混合式教学模式。 混合式教学模式更适合学过一遍课程、无法保证正常学习时间,但能坚持参与学习的重修学生。
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笔者借助所在高校材料、机械、土木等工科专业优势,整合了近30年的一线教学经验,以案例库建设驱动教学改革与创新,在教学实践过程中不断探索材料力学课堂线上线下资源共享、课内课外师生互动、问题分析和问题解决深度融合的互动教学模式,在一定程度上改变了以往教师难教、学生难学的窘境,也为其他基础力学课程教学探索出了一条新路子。
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《材料力学》主要是研究杆件的强度、刚度和稳定性问题。材料力学是一门重要的专业基础课,包括机械、土木、水利和交通等专业的学生都会学习到这门课程。由于材料力学本身内容繁杂,概念抽象,对数学工具的应用要求较高,再加上力学课程的课时安排在很多高校中并不充裕,在实际的教学实践中发现相当多的学生对这门课的掌握并不理想。
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材料力学课程是机械类及近机类专业的一门重要专业基础课程,该课程开设的实验项目主要有拉伸实验(铸铁和低碳钢)、压缩实验(铸铁和低碳钢)、扭转实验和纯弯曲梁的正应力实验等4个实验,实验学时一般是4~6个学时,主要以验证性实验为主,一般采用在理论课程里面包含实验课时,或者单独与其它课程一起成为单独的一门实验课程,我校采用后一种方法。
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实验教学是材料力学课程教学中的一个重要环节,但随着时代的不断发展,现行教学方法、手段、模式等已不能满足本科实验教学需要,学生的主观能动性得不到发挥,不利于学生动手能力、创新能力和探索精神的培养,文中根据当前材料力学实验教学中存在的问题进行了分析,并提出了相应的解决对策,旨在进一步完善实验教学,从而促进学生整体实力的提升。
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本文依据弹性力学的特点,提出了可视化和参与式教学的相结合的教学方法,以孔口应力集中为案例进行了相关教学探讨,利用有限元软件对多组开孔构件进行有限元分析,采用图形清晰反映外部荷载作用下孔口应力变化规律和特点。同时,让学生参与模型试验测试,更直观的反映孔口应力集中的特点,易于学生接受和理解。
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为了构建以工程为主的特色教育体系,需要融合主体学科各专业特色,重新梳理知识体系,以问题为导向,注重培养学生的核心能力。以“塑性加工力学”课程为例,基于冶金特色的工程教育教学体系,教改工作需要从课程属性与课程目标定位、教学内容设置与安排、教学模式与手段、学生实践能力培养、考核方式等方面进行探索。
材料的力学性能实验是一门材料学科的基础实验课程。通过材料的力学性能实验能够促进理论知识理解,在教学中,不仅要教育学生学习、掌握其基本概念和基本理论,而且还要培养学生灵活运用知识的能力和创新的能力[3];同时,需要了解和掌握有关材料的力学性能的基本理论知识,能对不同失效产生的原因进行理论分析,从而针对的采取改进手段[4]。
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已有研究多关注于有限元软件ANSYS,其建模计算过程相对复杂,本文以材料力学课程梁的弯曲内力图为例,引入有限元分析软件ADINA,该软件建模过程更加简单,使用方便。将之用于梁的剪力图和弯矩图的绘制教学,可快捷、形象地展示梁的弯曲变形动态过程,提高课堂效率。
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材料力学实验对材料力学教学至关重要。随着时代发展,目前的材料力学实验教学逐渐无法满足本科实验教学需要,无法调动学生的积极性和主观能动性,难以使学生的动手能力和创新能力得到真正的培养和提升[1]。本文首先分析当前材料力学实验教学中存在的问题,然后提出一些改革措施,希望能够进一步完善实验教学,提升学生的整体实力。
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