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关键词： 材料力学   课程思政   思政素材   教学设计   互联网+课堂  

摘要： 高等教育人才培养是育人和育才统一的过程。高水平人才培养体系的建设,首先要抓好课程思政建设,将思想政治工作体系贯通其中。材料力学在工科专业的知识体系中起着承上启下的关键作用,课程中的诸多知识点与思想政治教育之间具有十分密切的关系。从搭建协同育人的高素质思政教师团队、挖掘体现新时代特色的线上线下课程思政元素、组织“互联网+课堂”的课程思政教学实施以及构建以激励机制为导向的课程考核评价体系等方面入手,进行材料力学开展课程思政的探索和教学设计,旨在丰富材料力学课程思政的素材,形成完整的课程思政教学体系。激发学生学习兴趣的同时,提高学生利用课程中的理论知识解决实际工程问题的能力,培养思想政治素质良好的综合型人才。

关键词： 机械结构设计   强度优化   刚度优化   有限元分析   材料力学  

摘要： 在机械工程的范畴内,机械结构设计时,强度与刚度的意义极为重大,传统设计方式在平衡安全系数、重量及成本上存在局限,为冲破这些困局,寻觅结合有限元分析及材料力学原理的优化办法,借助有限元分析实现复杂结构的离散化求解。基于材料力学理论计算强度跟刚度,借助调整设计参数与选取恰当材料,可使结构强度与刚度提升,把控成本,此方法为机械结构设计开拓新路径,协助在契合性能需求的实现资源高效运用。

关键词： Shape optimization  

摘要： In this paper, we present an interpretation that the J-integral proposed as a parameter of a crack by J. R. Rice is the shape derivative of a singular point. First, we introduce the definition of the original J-integral and the results of an investigation into its physical meaning. Then, we introduce proposals for the extension of the J-integral that were published based on the physical meanings. We also introduce that K. Ohtsuka had proposed the generalized Jintegral that extended the J-integral to three dimensions in mathematics at that time. After that, Ohtsuka realized that the Hadamard formula for the derivative of a functional with respect to domain variation can be derived from the generalized J-integral, and came into contact with the author who had proposed a shape optimization method. We show that the J-integral is the shape derivative of a singular point, which we learned from this exchange. Finally, we point out some points to note regarding the integrals used in the extended J-integral. ©2025 The Society of Materials Science, Japan.

关键词： 铜合金   约束作用   额外强化   异质结构   力学行为  

摘要： 为了实现铜合金强度、导电性和塑性三者的良好匹配，本研究以纯铜作为软组元，以CuCrZr合金作为硬组元，利用真空热压烧结和形变热处理技术制备了一系列纯铜组元体积占比不同的CuCrZr-Cu层状异构材料，并研究了纯铜组元体积占比对CuCrZr-Cu层状异构材料力学和电学性能的影响及作用机制。结果表明，随着纯铜组元体积占比从12%增加至50%，材料的屈服强度从603 MPa降低至501 MPa，而导电率则从80.1%IACS提高至87.6%IACS，均匀延伸率由5.4%增加至11.9%。在变形过程中，随着纯铜组元体积占比的增加，组元间的相互约束作用增强。这种增强的相互约束作用促进了几何必需位错（GNDs）的产生及其在晶内的累积，进而增加了额外的强化效果。

关键词： 材料力学   经典强度理论   归纳演绎法   创新能力  

摘要： 经典强度理论是材料力学课程的重点和难点，教师在课堂授课过程中常注重对基本内容的阐述，而忽略了历史来源和逻辑思路，导致教学效果不够理想。本文结合工程案例，追踪经典强度理论的历史演变过程，探讨其背后蕴含的科学研究方法；进一步归纳总结经典强度理论教学的核心思路，帮助学生梳理知识体系建立的逻辑关系。实践表明，上述教学方法对激发学生的学习兴趣、培养学生的创新思维能力是有益的。

关键词： AI挑战   材料力学   教学模式   创造性思维  

摘要： 本文以“力学101计划”为背景，直面AI时代材料力学教学面临的挑战，致力于探讨如下问题：AI时代，什么样的教师不可替代？什么样的学生不可替代？材料力学的教学，如何超越AI？如何养成学生的创造性思维？文章提出了“超越AI的材料力学教学观”，即“材料力学知识的创造过程（概念和思想从萌芽到发展成熟），与材料力学知识的最终形态，同等重要”。基于这样的教学观，介绍了以“材料力学概念的抽象过程”和“材料力学思想的演化过程”为核心的教学模式，分析了激发学生创造力的潜在路径。

关键词： 弯曲变形   剪力图   弯矩图   内力表征   DIC  

摘要： 弯曲变形是工程构件最常产生的变形形式之一，亦是材料力学的学习重点。其中，弯曲内力是学习弯曲相关知识的基础。本文将分别从作图方法和实验测试两方面对弯曲内力的表征问题开展讨论。首先，以直梁和刚架为分析对象，针对现存作图方法中容易造成学生误解和困惑的问题，提出一种更为统一的弯曲内力图作法，打通教学堵点。其次，结合挠曲线近似微分方程和数字图像相关（DIC）技术，提出一种基于全场变形测量的内力表征方法，达成实验技术、变形理论和内力计算三者的有机融合，进而加深学生对弯曲变形相关知识点的理解，培养学生的创新思维和融会贯通能力。

关键词： 材料力学   课程思政   DNA链   价值塑造   新工科  

摘要： 新工科是主动应对新一轮科技革命和产业变革的战略行动,是新时代工程教育改革的新方向。材料力学作为重要的工科基础课,广泛涉及航空航天、机械、土木等领域,其课程思政建设对落实立德树人根本任务具有重要支撑作用。针对传统材料力学课程思政中存在的认知片面化、目标模糊化和内容拼接化等问题,该文拟结合作者“全国高等学校力学类专业课程思政案例展示活动:A类优秀课程思政案例”的获奖经验,探索一套全新的DNA(脱氧核糖核酸)链式思政建设方案,以思政元素将不同章节中分散的知识点进行串联整合,构建一个知识学习与思政教育全面结合的教学体系,并结合两个具体案例对该方案展开详细论述。以类比DNA链的表达方式将理论知识同思政元素相结合,将打破传统教育只针对知识传授的局限性,深入开发学生的思维能力,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

关键词： 总师型”人才培养   材料力学   工程思维   大类培养   教学改革  

摘要： 重大工程型号的总设计师、总工程师科学素养深厚、视野格局开阔、发挥作用特殊,是国家战略人才力量的重要组成部分。“总师型”人才的培养需依托基础学科的深度支撑与教学模式的系统性改革。该文以大类培养模式为背景,探讨材料力学课程在“总师型”人才培养中的关键作用,提出通过教师能力提升、工程案例教学与实践教学创新,构建“理论-实践-创新”三位一体的教学体系。研究结合西北工业大学的教学实践,分析材料力学在衔接基础学科与专业课程中的桥梁作用,并总结出以工程思维培养为核心的教学改革路径。通过校企协同、案例驱动与实践赋能,探索基础课程在培养工程领军人才中的具体路径,为工科院校教学改革提供理论与实践参考。

关键词： ZTA   铁基复合材料   烧结助剂   力学性能   耐磨性能  

摘要： 探讨了TiO_(2)添加量对ZTA陶瓷组成、微观结构、力学性能及ZTA/ZMn13复合材料耐磨性能的影响.结果表明,ZTA陶瓷的致密度随烧结温度上升和TiO_(2)添加量的增加均先增加后降低,当烧结温度为1600℃,TiO_(2)添加量为2%(质量分数)时,ZTA陶瓷具有最佳的综合性能:相对密度达到最高,为98.73%,抗弯强度为(429.60±24.56)MPa,维氏硬度(HV)为(1691.73±120.65)N/mm^(2);断裂韧性为(7.24±0.38)MPa∙m^(1/2);1450℃下,ZTA与ZMn13熔液的接触角随TiO_(2)添加量增加而减小,这是因为ZTA表面的TiO_(2)会与ZMn13基体之间通过Ti—O—Fe键相连接,从而改善ZTA与ZMn13基体的界面润湿性;以ZTA陶瓷颗粒所制备的三维多孔预制体在1450℃浇铸制备ZTA/ZMn13复合材料,材料的抗弯强度随ZTA中TiO_(2)含量的提高先增加后下降,当TiO_(2)含量为2%(质量分数)时,其抗弯强度达到最大值273.63 MPa;相较于不含TiO_(2)的ZTA制备的ZTA/ZMn13复合材料(201.72 MPa),其强度提高了35.65%,三体磨损条件下耐磨性提高了21.98%.