固体力学导论

课程编码：080102M04003H 英文名称：Introduction to Solid Mechanics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：魏宇杰等

本课程面向低年级的研究生。课程将包含固体的变形和运动的基本概念与基本理论，固体力学的最新分析方法，并通过实际课程项目来验证并掌握课堂所学内容。这些概念、理论、以及分析方法将为机械、航空航天、土木、船舶等行业的工程师在结构设计、材料选择、安全评估等方面提供所必需的知识，为她/他们更深入的研究奠定基础。
课程的内容包括：关于固体力学张量方面的基本数学知识；位移与应变，应变分量的相容性; 应变不变量; 应变张量；应力、应变关系的的描述；材料模型与本构关系；微观力学；以及关于材料与结构的断裂、疲劳、损伤等方面的失效分析等。

理论力学；材料力学；数学物理方法；有一定的计算机操作能力

第一章 绪论与基础数学知识
第1节 该课程介绍 0.4学时 魏宇杰
第2节 固体力学基本概念 0.6学时 魏宇杰
第3节 基本概念; 基矢与坐标变换，标识方法 0.5学时 余新刚
第4节 矩阵与张量 0.5学时 余新刚
第5节 向量、张量与张量的运算 1学时 余新刚
第二章 固体的变形 3学时 余新刚
第1节 固体的基本结构
第2节 固体的变形
第3节 位移与应变
第4节 应变分量的相容性; 应变不变量; 应变张量
第三章 固体的应力状态 3学时 余新刚
第1节 点的应力状态
第2节 应力主方向、主值与应力不变量
第3节 应力偏量; 应力张量
第4节 摩尔圆
第四章 平衡方程及材料本构关系 3学时 余新刚
第1节 力学平衡方程; 连续方程
第2节 本构关系
第3节 弹性与线弹性，各向同性、各向异性
第五章 弹性问题求解 2.5学时 魏宇杰
第1节 弹性问题求解
第六章 波动方程 0.5学时 魏宇杰
第1节 波动方程
第七章 塑性变形与强度准则 3学时 魏宇杰
第1节 材料缺陷，材料增强机制
第2节 晶体塑性
第3节 典型材料应力-应变关系，弹塑性曲线
第4节 屈服、强化与塑性
第八章 安定理论 3学时 魏宇杰
第1节 安定理论
第九章 粘弹塑性 3学时 魏宇杰
第1节 粘弹塑性
第十章 非线性本构 3学时 魏宇杰
第1节 课堂测试1
第2节 熵弹性，软物质力学行为
第3节 非线性本构模型
第十一章 变形稳定性 3学时 魏宇杰
第1节 弹性失稳
第2节 材料的安全评估
第十二章 接触问题 3学时 苏业旺
第1节 弹性接触
第2节 Hertz接触
第3节 JKR接触
第4节 弹塑性接触
第5节 塑性接触
第6节 压痕实验
第十三章 岩土力学 3学时 苏业旺
第1节 典型材料变形力学行为与本构描述
第2节 岩石材料变形
第3节 损伤模型
第十四章 线弹性断裂 3学时 苏业旺
第1节 裂纹基本类型; 裂纹尖端区应力
第2节 应力强度因子
第十五章 断裂判据 3学时 苏业旺
第1节 断裂准则
第2节 裂尖塑性区与断裂韧性
第3节 J积分理论
第十六章 疲劳断裂 3学时 魏宇杰
第1节 课堂测试2
第2节 疲劳破坏，Paris law
第3节 疲劳应力和极限
第十七章 疲劳可靠性设计 3学时 魏宇杰
第1节 复杂应力状态下的疲劳寿命，Miller公式
第2节 典型结构的疲劳寿命分析
第十八章 材料选择与力学设计 3学时 魏宇杰
第1节 材料选择与力学设计
第十九章 知识归纳与总结 3学时 魏宇杰
第1节 知识归纳与总结
第二十章 期末考试 3学时 魏宇杰
第1节 期末考试

魏宇杰，中科院力学研究所研究员，博士生导师，非线性力学国家重点实验室主任，中国科学院大学现代力学系主任，国家杰出青年基金获得者（2014），国家“万人计划”入选者，中科院优秀导师奖获得者。1997年北京大学力学系本科毕业，2000年在中科院力学研究所获硕士学位，2001-2006年在麻省理工学院机械工程系攻读博士并取得博士学位，2006-2008年在布朗大学开展博士后研究，2008-2009年在阿拉巴马大学机械工程系任助理教授，自2010年开始在中科院力学研究所任现职。主要研究内容为固体强度、塑性变形机理与其本构模型、服役可靠性等。研究工作涉及机器学习算法与工程科学问题的结合。作为通信作者在Nature, Nature Materials, Rev. Mod. Phys., PRL, PNAS, Nature Communications, Nat. Sci. Rev., Nano Letters, Acs Nano, Adv. Mater., JMPS, Acta Mater., JPS, PRB 等国际学术期刊上发表SCI论文100余篇。
电子邮箱：yujie_wei@lnm.imech.ac.cn

苏业旺，中国科学院力学研究所研究员，博士生导师。2006年本科毕业于大连理工大学工程力学系，2011年获得清华大学工程力学系获博士学位，2014-2015年在美国西北大学开展博士后研究，2015年在中国科学院力学研究所任职至今。主要研究方向为柔性结构与器件力学。在JMPS, IJSS, Nature Communications, PNAS, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Advanced Healthcare Materials, Small, Advanced Materials Technologies上发表论文60余篇。
电子邮箱：yewangsu@imech.ac.cn

余新刚，中国科学院大学工程科学学院副教授。2001年本科毕业于北京航空航天大学，2003年在北京航空航天大学获硕士学位，2006年在中国科学院数学与系统科学研究院获博士学位。主要研究方向为多尺度数值模拟、复合材料力学性能评估、面对等离子体材料力学性能研究。
电子邮箱：
xgyu@ucas.ac.cn