材料力学实验与创新能力培养

秦琳晶，陶志彬



材料力学实验与创新能力培养

秦琳晶1，陶志彬2

材料力学教学中实验教学不但是理论内容的验证和应用，更是创新能力培养的一个有效途径．材料力学实验课程体系成熟完整，有利于学生在应用理论知识的同时培养其在工程实际中应用的创新能力．

1实验课程现状

在材料力学课程体系中，针对不同的实验目的设置不同的实验类型，现行的实验课程可分为3种：基础类实验、验证类实验和综合类实验．每类实验的内容不同，创新能力体现也不相同．

2实验创新内容的应用

2.1基础类实验在材料力学性能的分析方法中，针对不同的要求设置了各项强度指标．材料在不同的变形条件（如拉伸、压缩和扭转等）下，表现不同的变形破坏现象，各项指标也不同，常见指标有材料的弹性极限、屈服极限及强度极限等．实验的各项指标往往是通过受力与变形之间的关系进行确定的．在实验现象明显的拉伸实验中，学生可以通过分析拉伸曲线的变化，标出材料产生屈服在曲线上的位置，比例阶段和强化阶段在拉伸曲线上的特点及标志性的位置．结合力学性能实验，分析工程应用中要保证结构的破坏是塑性破坏还是强度破坏，分析钢材的设计强度值要选用哪个强度值．随着新型材料的不断出现和应用，可以将一些材料如复合材料、陶瓷材料引入到基础类实验中．通过对比使学生了解更多材料的特性，以便在工程设计中加以选择．

2.2验证类实验进行材料分析时，真实的材料进行合理的简化．很多重要理论都建立在对实际构件典型化、基本假设的基础上，理论推导是否正确，得到的结论在工程中能否应用，必须用实验验证才能断定．在梁产生弯曲变形时，应力的理论分析是建立在平面假设基础上的．为了验证应力分布的规律，可以通过实验分析测定梁横截面上正应力大小和分布规律，并验证纯弯曲梁的正应力理论计算公式的正确性．在实验中，学生可以设计不同的弯曲载荷对梁进行施加，将设计的载荷形式与传统的载荷施加结果进行对比，分析不同载荷对实验结果的影响．这里不仅应用到课堂上的弯曲变形的外载荷施加特点，还要结合实验设备的应用，提高了学生提出问题和解决问题的能力．

2.3综合类实验综合类实验与传统实验方法有明显改变．实验课中，传统方法根据实验指导书拟定实验方案、步骤和报告等．可以在综合类实验中由学生自行设计实验方案、操作设备，充分发挥主观能动性．对于不同类型的工科材料问题，学生应用专业知识与材料力学实验结合．如弯扭组合变形下主应力测试实验，其中涉及不同变形形式对材料的影响；在三角支撑梁的内力和弯矩的测试实验中对工程结构的知识要有所掌握，再根据变形特点分析内力．

3总结

在材料力学实验中可以提高学生掌握实验研究的基本方法和技能，并培养其独立开展实验研究的能力，可以转变各种类型实验，在不同类型实验中进行创新能力的培养，将基本理论应用到实际中．

[1]邓宗白，周克印，陈建平，等．基础力学实验教学改革[J]．中国大学教学，2005（5）：33-34

[2]杨贺，邓宗白，杜文超．基于研究性实验的多功能组合式力学实验系统[J]．力学与实践，2012，34：70-74

（1. 空军航空大学 力学教研室，吉林 长春 130022；2. 西安飞行学院，陕西 西安 710000）