2023春（与王建祥老师握手计划）
课程类别：本科生必修课
课程编号：00330070
教学方式：板书授课
课程学分：四
先修课程：微积分（一）、微积分（二）、线性代数与几何、常微分方程、理论力学
课程简介：材料力学的基本知识在工程实际有着广泛的应用。材料力学是力学专业课程中的主要先修课，其针对可变形一维杆件的强度、刚度、稳定性分析的基本概念、基本理论和基本方法是一系列后续固体力学专业课程的必备基础。材料力学教学对学生思维方法的训练，分析与解决问题能力的提高和综合素质的培养，都有重要的意义。
课程大纲：材料力学的基本概念，拉伸和压缩，扭转，复杂应力状态，弯曲应力，弯曲变形，薄壁杆件的弯曲和扭转，压杆稳定性，弹性杆系的能量原理，材料的非弹性性质。
第一章 基本概念（5学时），包括1.1材料力学的任务、对象和方法；1.2外力；1.3内力；1.4用自由体方法求支反力和内力；1.5应力；1.6变形和应变；1.7材料性质、应力-应变曲线；1.8弹性介质、胡克定律；1.9弹塑性介质；1.10粘弹性和蠕变；
第二章 拉伸和压缩（7学时），包括2.1直杆的拉伸和压缩、圣维南原理；2.2拉伸和压缩时杆内的应力和变形；2.3拉伸和压缩时的简单静不定问题；2.4简单桁架；2.5拉伸和压缩时的强度计算和刚度计算；2.6弹性变形势能；2.7弹性变形的热力学；2.8冲击应力；2.9应力集中；2.10剪切和连接件中的强度计算；
第三章 扭转（6学时），包括3.1圆截面直杆的扭转；3.2截面的翘曲和刚周边假设；3.3闭口薄壁截面直杆的扭转；3.4开口薄壁截面直杆的扭转；3.5直杆扭转的强度和刚度计算；
第四章 复杂应力状态（8学时），包括4.1平面应力状态；4.2应力圆；4.3空间应力状态 ；4.4对于主轴的胡克定律；4.5一般情况单元体的变形；4.6弹性变形能 ；4.7强度理论；
第五章 弯曲应力（7学时），包括5.1弯曲内力-剪力和弯矩；5.2弯曲应力；5.3梁的强度条件和梁的合理截面；5.4两种材料的组合梁；5.5非对称弯曲；5.6偏心压缩和截面核心；
第六章 弯曲变形（6学时），包括6.1挠曲轴的微分方程；6.2弯曲方程的积分；6.3简单的静不定问题；6.4梁的刚度计算；6.5常系数线性微分方程的初参数解法；
第七章 薄壁杆件的弯曲和扭转（4学时），包括7.1弯曲正应力和弯曲切应力；7.2弯曲中心；7.3扭转时的附加应力；7.4约束扭转；
第八章 压杆稳定性（4学时），包括8.1稳定性问题的提法；8.2按欧拉方法给出的压杆临界力；8.3压杆直线形态的稳定性；8.4压杆在其它支承条件下的临界力；8.5压杆的稳定性计算；
第九章 弹性杆系的一般性质（6学时），包括9.1弹性系统，广义力和广义位移；9.2拉格朗日定理和卡斯蒂利亚诺定理；9.3线弹性系统；9.4位移积分；9.5静不定杆系，极值原理；9.6杆系结构力学中的力法和位移法。
考核方法：平时作业20%，期中考试30%，期末考试50%
参考书目： 材料力学（第三版），殷有泉，励争，北京大学出版社
课程类别：本科生专业限选课
课程编号：00334510
教学方式：板书授课
课程学分：三
课程简介：本课程以简单和循序渐进的方式讲述断裂力学的基本原理。断裂力学问题的主要组成部分包括1）裂纹体中的应力和应变场的确定以及2）裂纹扩展的断裂准则。我们将涵盖线性和非线性断裂力学概念，并着眼于裂纹尖端附近的分离机制。此外，根据具体情况，本课程还将部分涵盖黏附力学、动态断裂力学、界面断裂力学、相场断裂模型、柔性器件/微机电系统中的断裂力学问题等专题。课程由两部分组成，其中
第一部分：线弹性断裂力学
概论、Griffith理论 (4学时)
Irwin能量释放率、裂纹尖端应力场 (4课时)
Westergaard应力函数 (4课时)
Rice加权函数法 (4课时)
Dugdale-Barenblatt模型 (4课时)
J积分 (4课时)
接触与黏附 (4课时)
第二部分：断裂力学专题
非线性断裂 (4课时）
界面断裂 (4课时)
动态断裂 (4课时)
各向异性断裂 (4课时)
相场模拟方法或薄膜问题 (4课时)
考核方法：作业 60% + 期中考试 30% + 大作业10%
四次作业，其目的是练习课堂所授概念。在能帮助你理解和学习的前提下，欢迎学生与任何人（包括导师、其他学生，和我）讨论作业题目（除了个别指定题目外）。
两次随堂“测试”，每次两道题，其目的是巩固相关概念的理解。题目的类型和难度与作业相当，考试时可以查阅自己的课堂笔记和我认可的教科书。
一次大作业，内容为调研断裂力学方面的相关（有趣的）实验，研读文献并在课堂汇报。其目的是学习文献中如何发现问题、提出模型、解决/回答问题的研究思路。
参考书目：
B.R. Lawn, Fracture of Brittle Solids, Cambridge University Press, 1975.（关于断裂力学的基础介绍，主要关注陶瓷和玻璃，以及材料科学方面）
K.B. Broberg, Cracks and Fracture, Academic Press, 1999.（若有兴趣攻读固体力学研究生或断裂力学研究，可以研读这本优秀的断裂力学教材）
J.R. Rice, “Mathematical Analysis in the Mechanics of Fracture”, in Fracture: An Advanced Treatise, vol. 2, ed. by H. Liebowitz, Academic Press, pp. 191-311, 1968. （作者是断裂力学先驱者，在线性和非线性断裂中的J积分、内聚力模型等方面有非常详细的阐述）
A.T. Zehnder, Fracture Mechanics, Springer, 2012. （优秀的的断裂力学教科书，其中包含了实验表征介绍的章节；可以通过北京大学内网下载电子版）
2022秋、2023秋
课程类别：研究生专业选修课
课程编号：08611650
授课对象：力学、航空航天、能源环境、先进制造专业
教学方式：课堂板书为主
课程学分：三
课程简介：宏观中经常忽略的表面和界面作用在微米尺度或更小尺度下变得非常重要，甚至主导物质的物理/力学行为与性质。随着系统和工艺的不断缩小，对表界面物理和力学的理解愈发关键。常见的例子包括微电子、表面涂层、labs-on-a-chip、纳米制造、聚合物加工等工程系统，也有细胞运动、壁虎粘附墙壁等许多有趣的生物系统。本课程将重点关注由表面或两相之间界面的存在而引发的物理和力学现象，包括接触、黏附、（反）润湿等经典问题。主要涉及表面张力、范德华力等表面和分子间作用力，梁、板、壳、固膜、液膜等研究对象。该课程的具体目标是：1.介绍范德华相互作用及其影响；2.介绍表面能/表面张力的概念及其应用；3.简介关于梁、板、壳、膜等连续介质力学的约化模型；4.研究和分析这些模型在表界面作用力下的静态和动态响应；5.培养一些对表界面物理和力学的建模技能。
课程大纲：为了实现上述这些目标，研究以下具体主题：
第一章 概论 (3学时) Lecture 1
第二章 范德华力、表面张力、界面应力的分子起源 (6课时) Lecture 2 and 3
第三章 涉及表面张力的静态液体平衡问题 (9课时) Lecture 4, 5 and 6
第四章 涉及表面张力的可变形固体平衡问题 (6课时) Lecture 7 and 8
第五章 表面张力驱动的流动与线性稳定性理论 (9课时) Lecture 9, 10, and 11
第六章 表面张力诱发的动态弹性毛细现象 (6课时) Lecture 12 and 13
第七章 固体接触、黏附、脱粘/断裂理论 (6课时) Lecture 14 and 15
前沿专题(3-6课时)、结课报告 (3-6课时)
课程考核：平时作业（7次×10%/每次） + 结课项目（开题5%，摘要5%，报告20%）
参考书目：
Israelachvili, Jacob N. Intermolecular and surface forces. Academic press, 2011.（优秀教材，比较详细的介绍了表界面物理化学）
D. Qu′er′e, F. Brochard-Wyart, and P.-Gi. de Gennes. Capillarity and Wetting Phenomena, Springer, 2004.（优秀的表界面现象参考书，但缺乏推导细节）
Freund, Lambert Ben, and Subra Suresh. Thin film materials. Cambridge university press, 2004. （我们只关注部分章节，重点讨论固体薄膜材料）
Barber, James R. Contact mechanics. Berlin: Springer International Publishing, 2018.（只关注这本书中的梁、板等约化模型章节）
Maugis, Daniel. Contact, adhesion and rupture of elastic solids. Springer Science & Business Media, 2000.（优秀参考书，第一章详细介绍了范德华和表面张力的力学描述，此外我们还关注后续章节中的固体黏附部分）
Barenblatt, Grigory Isaakovich. Flow, deformation and fracture. Cambridge University Press, 2014.（本课程只介绍书中固体断裂部分）
赵亚溥，表界与界面物理力学，科学出版社 以及 纳米与介观力学，科学出版社. （本课程重点介绍这两部书中的黏附部分）
此外，本课程还参考了德克萨斯大学奥斯汀分校的 Surface Phenonmena（Roger Bonnecaze）课程、牛津大学的 Topics in Fluid Mechanics（Dominic Vella、Andreas Muench）课程以及麻省理工大学的 Interfacial Phenomena （John Bush）课程。