材料力學(xué)實驗與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

秦琳晶，陶志彬

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材料力學(xué)實驗與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

秦琳晶1，陶志彬2

材料力學(xué)教學(xué)中實驗教學(xué)不但是理論內(nèi)容的驗證和應(yīng)用，更是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一個有效途徑．材料力學(xué)實驗課程體系成熟完整，有利于學(xué)生在應(yīng)用理論知識的同時培養(yǎng)其在工程實際中應(yīng)用的創(chuàng)新能力．

1實驗課程現(xiàn)狀

在材料力學(xué)課程體系中，針對不同的實驗?zāi)康脑O(shè)置不同的實驗類型，現(xiàn)行的實驗課程可分為3種：基礎(chǔ)類實驗、驗證類實驗和綜合類實驗．每類實驗的內(nèi)容不同，創(chuàng)新能力體現(xiàn)也不相同．

2實驗創(chuàng)新內(nèi)容的應(yīng)用

2.1基礎(chǔ)類實驗在材料力學(xué)性能的分析方法中，針對不同的要求設(shè)置了各項強度指標(biāo)．材料在不同的變形條件（如拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)等）下，表現(xiàn)不同的變形破壞現(xiàn)象，各項指標(biāo)也不同，常見指標(biāo)有材料的彈性極限、屈服極限及強度極限等．實驗的各項指標(biāo)往往是通過受力與變形之間的關(guān)系進(jìn)行確定的．在實驗現(xiàn)象明顯的拉伸實驗中，學(xué)生可以通過分析拉伸曲線的變化，標(biāo)出材料產(chǎn)生屈服在曲線上的位置，比例階段和強化階段在拉伸曲線上的特點及標(biāo)志性的位置．結(jié)合力學(xué)性能實驗，分析工程應(yīng)用中要保證結(jié)構(gòu)的破壞是塑性破壞還是強度破壞，分析鋼材的設(shè)計強度值要選用哪個強度值．隨著新型材料的不斷出現(xiàn)和應(yīng)用，可以將一些材料如復(fù)合材料、陶瓷材料引入到基礎(chǔ)類實驗中．通過對比使學(xué)生了解更多材料的特性，以便在工程設(shè)計中加以選擇．

2.2驗證類實驗進(jìn)行材料分析時，真實的材料進(jìn)行合理的簡化．很多重要理論都建立在對實際構(gòu)件典型化、基本假設(shè)的基礎(chǔ)上，理論推導(dǎo)是否正確，得到的結(jié)論在工程中能否應(yīng)用，必須用實驗驗證才能斷定．在梁產(chǎn)生彎曲變形時，應(yīng)力的理論分析是建立在平面假設(shè)基礎(chǔ)上的．為了驗證應(yīng)力分布的規(guī)律，可以通過實驗分析測定梁橫截面上正應(yīng)力大小和分布規(guī)律，并驗證純彎曲梁的正應(yīng)力理論計算公式的正確性．在實驗中，學(xué)生可以設(shè)計不同的彎曲載荷對梁進(jìn)行施加，將設(shè)計的載荷形式與傳統(tǒng)的載荷施加結(jié)果進(jìn)行對比，分析不同載荷對實驗結(jié)果的影響．這里不僅應(yīng)用到課堂上的彎曲變形的外載荷施加特點，還要結(jié)合實驗設(shè)備的應(yīng)用，提高了學(xué)生提出問題和解決問題的能力．

2.3綜合類實驗綜合類實驗與傳統(tǒng)實驗方法有明顯改變．實驗課中，傳統(tǒng)方法根據(jù)實驗指導(dǎo)書擬定實驗方案、步驟和報告等．可以在綜合類實驗中由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案、操作設(shè)備，充分發(fā)揮主觀能動性．對于不同類型的工科材料問題，學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識與材料力學(xué)實驗結(jié)合．如彎扭組合變形下主應(yīng)力測試實驗，其中涉及不同變形形式對材料的影響；在三角支撐梁的內(nèi)力和彎矩的測試實驗中對工程結(jié)構(gòu)的知識要有所掌握，再根據(jù)變形特點分析內(nèi)力．

3總結(jié)

在材料力學(xué)實驗中可以提高學(xué)生掌握實驗研究的基本方法和技能，并培養(yǎng)其獨立開展實驗研究的能力，可以轉(zhuǎn)變各種類型實驗，在不同類型實驗中進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將基本理論應(yīng)用到實際中．

[1]鄧宗白，周克印，陳建平，等．基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)改革[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2005（5）：33-34

[2]楊賀，鄧宗白，杜文超．基于研究性實驗的多功能組合式力學(xué)實驗系統(tǒng)[J]．力學(xué)與實踐，2012，34：70-74

（1. 空軍航空大學(xué) 力學(xué)教研室，吉林 長春 130022；2. 西安飛行學(xué)院，陜西 西安 710000）