材料力學實驗與創新能力培養

秦琳晶，陶志彬

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材料力學實驗與創新能力培養

秦琳晶1，陶志彬2

材料力學教學中實驗教學不但是理論內容的驗證和應用，更是創新能力培養的一個有效途徑．材料力學實驗課程體系成熟完整，有利于學生在應用理論知識的同時培養其在工程實際中應用的創新能力．

1實驗課程現狀

在材料力學課程體系中，針對不同的實驗目的設置不同的實驗類型，現行的實驗課程可分為3種：基礎類實驗、驗證類實驗和綜合類實驗．每類實驗的內容不同，創新能力體現也不相同．

2實驗創新內容的應用

2.1基礎類實驗在材料力學性能的分析方法中，針對不同的要求設置了各項強度指標．材料在不同的變形條件（如拉伸、壓縮和扭轉等）下，表現不同的變形破壞現象，各項指標也不同，常見指標有材料的彈性極限、屈服極限及強度極限等．實驗的各項指標往往是通過受力與變形之間的關系進行確定的．在實驗現象明顯的拉伸實驗中，學生可以通過分析拉伸曲線的變化，標出材料產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志性的位置．結合力學性能實驗，分析工程應用中要保證結構的破壞是塑性破壞還是強度破壞，分析鋼材的設計強度值要選用哪個強度值．隨著新型材料的不斷出現和應用，可以將一些材料如復合材料、陶瓷材料引入到基礎類實驗中．通過對比使學生了解更多材料的特性，以便在工程設計中加以選擇．

2.2驗證類實驗進行材料分析時，真實的材料進行合理的簡化．很多重要理論都建立在對實際構件典型化、基本假設的基礎上，理論推導是否正確，得到的結論在工程中能否應用，必須用實驗驗證才能斷定．在梁產生彎曲變形時，應力的理論分析是建立在平面假設基礎上的．為了驗證應力分布的規律，可以通過實驗分析測定梁橫截面上正應力大小和分布規律，并驗證純彎曲梁的正應力理論計算公式的正確性．在實驗中，學生可以設計不同的彎曲載荷對梁進行施加，將設計的載荷形式與傳統的載荷施加結果進行對比，分析不同載荷對實驗結果的影響．這里不僅應用到課堂上的彎曲變形的外載荷施加特點，還要結合實驗設備的應用，提高了學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實驗方法有明顯改變．實驗課中，傳統方法根據實驗指導書擬定實驗方案、步驟和報告等．可以在綜合類實驗中由學生自行設計實驗方案、操作設備，充分發揮主觀能動性．對于不同類型的工科材料問題，學生應用專業知識與材料力學實驗結合．如彎扭組合變形下主應力測試實驗，其中涉及不同變形形式對材料的影響；在三角支撐梁的內力和彎矩的測試實驗中對工程結構的知識要有所掌握，再根據變形特點分析內力．

3總結

在材料力學實驗中可以提高學生掌握實驗研究的基本方法和技能，并培養其獨立開展實驗研究的能力，可以轉變各種類型實驗，在不同類型實驗中進行創新能力的培養，將基本理論應用到實際中．

[1]鄧宗白，周克印，陳建平，等．基礎力學實驗教學改革[J]．中國大學教學，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實驗系統[J]．力學與實踐，2012，34：70-74

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