《工程力学》教学大纲

作者: 时间:2014-04-25 点击数:

适应专业: 工程造价 课程性质:专业基础课

学 分:3 总 学时:48

编写执笔人:吴丽芳 编写时间:2013.09.22

教研室审核: 蔡加强 系主任审核:侯挺南

一、本课程性质、目的和任务

1.研读对象:本课程的研读对象是工业与民用建筑专业高职、高专学生。

2.课程性质和特点:工程力学是一门理论性较强的技术基础课,是高等院校工科专业的必修课。

3.目的和任务:

通过本课程的学习,使学生掌握物体问题,初步学会分析、解决一些简单的工程实际问题培养学生解决工程计算中有关强度、刚度和稳定性问题的能力,以及计算能力和实验能力,为工程设计打下必要的基础。

二、课程教学的基本要求

1 理论知识方面

(1)能正确地选取分离体并画出受力图,比较完整地理解力、力矩和力偶的基本概念和性质,能熟练计算力的投影和力矩;

(2)掌握运用各类平面力系的平衡方程求解单个物体及简单物系的平衡问题的知识;

(3)掌握分析杆件内力并做相应内力图的基本知识;

(4)掌握分析杆件的应力、应变,进行强度和刚度计算的基本知识;

(5)对应力状态和强度理论有一定认识,并能进行组合变形下杆件强度计算;

(6)初步学会分析简单压杆的临界载荷,并进行压杆稳定性的校核;

2 能力、技能方面

(1)具有从简单的实际问题中提出理论力学问题并进行分析的初步能力;

(2)初步具备计算强度、刚度、稳定性的计算及构件设计的能力;

(3)初步具备合理选材及对常用材料基本力学性能进行测试的能力。

三、课程教学的主要内容和学时分配

(一)静力学部分

第一章 静力学的基本概念

[教学内容]

本章主要介绍静力学的研究对象、研究内容及学习方法,重点介绍力与刚体的概念以及静力学公理,并学习常见的约束类型与约束反力特性,对物体和简单物系进行受力分析,画受力图。

[教学要求]

1、使学生了解本课程的研究对象、研究内容,明确学习本课程的目的;

2、掌握力和刚体的概念及静力学公理;

3、掌握约束及约束反力的基本知识;

4、初步掌握物体及简单物系的受力分析,合理选择分离体并画出受力图。

[教学重点]

本章讲授的重点是“静力学公理”,“约束和约束反力”“物体的受力分析和受力图”。

[学时安排]

本章讲授4学时,安排2个教案。

第二章 平面汇交力系

[教学内容]

本章介绍工程中的平面汇交力系问题,包括其合成的几何法及几何条件,解析法及平衡方程的求解。

[教学要求]

1、掌握平面汇交力系合成的几何方法和解析方法;

2、掌握平面汇交力系平衡方程求解及应用。

[教学重点]

本章重点介绍平面汇交力系合成的解析法以及平面汇交力系平衡方程的求解。

[学时安排]

本章讲授2学时,安排1个教案。

第三章 力矩 平面力偶系

[教学内容]

本讲介绍力矩、力偶的概念、力偶的三要素及力偶的等效定理,重点介绍平面力偶系的合成与平衡方程求解。

[教学要求]

1、理解力矩、力偶的概念、力偶的三要素及力偶的等效定理;

2、掌握平面力偶系的合成与平衡方程求解。

[教学重点]

本章重点介绍平面力偶系的合成与平衡方程求解。

[学时安排]

本章讲授2学时,安排1个教案。

第四章 平面一般力系

[教学内容]

本章主要介绍力线平移定理、平面一般力系向一点简化及简化结果分析、合力矩定理,以及平面一般力系的平衡条件与平衡方程及平面平行力系的平衡方程,重点介绍静定与静不定问题的概念及物体系统的平衡问题。

[教学要求]

1、理解力线的平移定理,掌握平面任意力系向其作用面内任一点的简化方法;

2、理解平面力系的主矢与主矩的概念;

3、了解平面任意力系的平衡条件及平衡方程的各种形式;

4、了解静定与静不定问题的概念;

5、初步掌握简单物系的平衡问题。

[教学重点]

本章重点介绍平面汇交力系合成的解析法以及平面汇交力系平衡方程的求解。

[学时安排]

本章讲授5学时,安排3个教案。

第五章 摩擦

[教学内容]

本章内容主要介绍滑动摩擦的基本知识及考虑摩擦时的平衡问题求解以及摩擦角的概念与自锁现象。

[教学要求]

1、初步掌握滑动摩擦的基本知识;

2、初步掌握考虑摩擦时的平衡问题求解;

3、理解摩擦角的概念及自锁现象。

[教学重点]

本章重点介绍考虑摩擦时的平衡问题求解及自锁现象。

[学时安排]

本章讲授4学时,安排2个教案。

第六章 空间力系 重心

[教学内容]

本章内容介绍力在空间坐标轴上投影、合力投影定理、力对轴之矩的概念。从力作用的外效应入手,介绍空间力系平衡的条件,引入平衡方程,然后举例说明求解过程。简单介绍重心的概念及求法。

[教学要求]

1、初步掌握力在空间坐标轴上投影的基本知识;

2、理解力对轴之矩的概念;

3、了解空间力系平衡方程的求解;

4、了解重心的概念和重心的求法。

[教学重点]

本章重点介绍力在空间坐标轴上投影、合力投影定理、力对轴之矩的概念。

[学时安排]

本章讲授3学时,安排2个教案。

(二)材料力学部分

第一章 轴向拉伸和压缩

[教学内容]

本章内容介绍材料力学研究的基本内容、基本概念和理想模型,然后介绍杆件轴向拉压时的内力分析方法。利用纤维模型说明等直杆横截面上的应力分布规律,并进一步介绍斜截面上的应力分布规律,材料在轴向拉压时的变形实验及基本概念。低碳钢及铸铁拉伸和压缩实验。引入许用应力和安全系数的概念,然后介绍安全系数的选取方法,进而介绍轴向拉压时的强度条件,并举例说明可解决的三类问题,即强度校核、选择截面、确定许用载荷。最后简单介绍应力集中的概念、危害及利用。

[教学要求]

1、掌握轴向拉伸和压缩时内力的分析方法及横截面上应力分析方法;

2、初步掌握杆件在拉压时变形的基本知识;

3、了解常见材料在拉压时的力学性能;

4、掌握杆件在轴向拉压时的强度计算。

[教学重点]

本章讲授的重点是杆件在轴向拉压时的内力及应力分析方法、变形及强度计算。

[学时安排]

本章讲授8学时,安排4个教案。

第二章 剪切

[教学内容]

从常见的剪切构件入手,介绍剪切的基本概念,然后介绍剪切强度和挤压强度的计算方法。

[教学要求]

1、了解剪切和挤压的基本概念;

2、初步掌握剪切和挤压强度计算的基本知识。

[教学重点]

本章讲授的重点是剪切和挤压强度计算。

[学时安排]

本章讲授2学时,安排1个教案。

第三章 扭转

[教学内容]

本章主要介绍扭转的基本概念及扭转时的内力分析方法,需要对功率、转速和外力偶矩之间的关系予以说明,然后介绍薄壁圆筒的扭转(纯剪切)、切应力互等定理及剪切虎克定律。介绍圆轴扭转时的应力和变形,然后介绍圆轴扭转的强度和刚度计算方法。

[教学要求]

1、了解功率、转速和外力偶矩之间的关系;

2、初步掌握圆轴扭转时的内力分析方法,画扭矩图;

3、了解薄壁圆筒扭转的特点,理解纯剪切、切应力互等定理、剪切虎克定律;

4、了解圆轴扭转时的应力和变形,掌握圆轴扭转的强度和刚度计算

[教学重点]

本章讲授的重点是圆轴扭转的强度和刚度计算。

[学时安排]

本章讲授4学时,安排2个教案。

第四章 弯曲内力

[教学内容]

本章主要介绍梁平面弯曲的基本概念及弯曲时的剪力和弯矩的计算方法。梁的弯曲分析首先需要进行三方面的简化,然后确定梁的内力。剪力与弯矩的正负判断是本讲的难点内容。介绍梁的剪力方程和弯矩方程,剪力图和弯矩图的画法。这是本章的重点,也是弯曲问题的基础内容,需要重点讲解。介绍刚架内力图的画法,然后介绍剪力、弯矩和分布载荷集度之间的关系,重点是应用结论,学会用这些结论判断剪力图和弯矩图是否正确,并在不用列简单梁的内力方程的情况下更加简捷地画出梁的内力图。

[教学要求]

1、了解平面弯曲的基本概念,初步掌握如何将构件简化成计算简图;

2、掌握剪力、弯矩的计算方法,学会正确判断剪力和弯矩的正负;

3、掌握如何建立梁的剪力方程和弯矩方程,画剪力图和弯矩图。

4、了解剪力、弯矩和分布载荷集度之间的关系。

[教学重点]

本章讲授的重点是梁弯曲时的内力分析,如何画剪力图和弯矩图。

[学时安排]

本章讲授6学时,安排3个教案。

第五章 弯曲应力

[教学内容]

本章主要介绍梁纯弯曲正应力的计算方法,然后介绍计算公式中惯性矩的计算方法。介绍梁弯曲时的强度计算的三类问题,并就分析如何提高梁的抗弯强度。做梁的弯曲实验。

[教学要求]

1、初步掌握梁弯曲时正应力的计算方法;

2、掌握简单梁弯曲时的强度计算,包括校核强度、设计许用载荷、设计截面尺寸三类问题;

3、了解提高梁抗弯能力的措施;

4、了解抗弯实验的基本过程。

[教学重点]

本章讲授的重点是梁弯曲时的正应力计算方法和强度计算问题。

[学时安排]

本章讲授6学时,安排3个教案。

第六章 弯曲变形

[教学内容]

介绍梁挠曲线近似微分方程,用叠加法求梁的变形的过程及梁的刚度校核。

[教学要求]

1、了解梁挠曲线近似微分方程;

2、初步掌握用叠加法求梁的变形;

3、掌握简单梁的刚度校核方法;

[教学重点]

本章讲授的重点是用叠加法求梁的变形及梁的刚度校核。

[学时安排]

本章讲授2学时,安排1个教案。

第七章 应力状态和强度理论

[教学内容]

本章介绍应力状态的概念,重点介绍平面应力状态的基本知识。介绍材料破坏的基本形式。介绍强度理论的概念,常用的强度理论及如何选择和应用。

[教学要求]

1、了解应力状态的概念,重点掌握平面应力状态的基本知识;

2、初步了解材料破坏的基本形式;

3、了解常用的强度理论内容及其适用范围。

[教学重点]

本章讲授的重点是应力状态和强度理论。

[学时安排]

本章讲授4学时,安排2个教案。

第八章 组合变形构件的强度

[教学内容]

本章介绍组合变形的基本概念,强度计算的基本过程,弯曲与拉伸(压缩)的组合变形的强度问题计算的基本知识。介绍弯扭组合强度计算的基本知识。

[教学要求]

1、了解弯曲与拉伸(压缩)的组合变形的强度计算方法;

2、了解弯扭组合变形的强度计算方法;

[教学重点]

本章讲授的重点是应用叠加原理解决简单的组合变形构件的强度计算问题。

[学时安排]

本章讲授4学时,安排2个教案。

第九章 压杆的稳定

[教学内容]

本章介绍压杆稳定的概念及细长压杆的临界力计算方法,介绍欧拉公式的适用范围及中小柔度杆的临界应力。介绍压杆稳定的计算方法及提高压杆稳定性的措施。

[教学要求]

1、了解压杆稳定的基本概念;

2、掌握细长压杆的临界力计算方法和应用欧拉公式计算临界应力;

3、了解中小柔度杆临界应力的计算方法;

4、掌握压杆稳定计算方法及提高压杆稳定性的措施

[教学重点]

本章讲授的重点是计算细长压杆的临界力和临界应力,压杆的稳定计算。

[学时安排]

本章讲授4学时,安排2个教案。

四、教材和主要教学参考书:

本大纲编写参考书有

(1)范钦珊主编,《工程力学》,北京:机械工业出版社,2002。

(2)王振发主编,《工程力学》,北京:科学出版社,2003。

(3)上海化工学院、无锡轻工业学院编,《工程力学》(上册),北京:高等教育出版社,2001。

(4)周松鹤,徐烈煊编,《工程力学》,北京:机械工业出版社,2007。五、课程考试与评估

1.考试形式:期末考试为闭卷考试

2.考核形式

⑴平时作业和占本课程总成绩30%。期末考试为笔试,按百分制评分.占本课程总成绩70%。

⑵实验成绩按优、良、中等、合格、不合格5级标准评分.单独计成绩。

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