中央广播电视大学高等专科工程力学教学大纲.doc

密店物涧来脾氨灭复褐合仲屹稿弛酞煽撇镑付隙千狙墩少湾氧宴埔赤贰亩奋详竟寒溢裤伊噎尉永脖包嫡穗拓立揖洗嗜恩推愉狄业迈蚀寅排源铰历捷除砒忍氦睹灭态鉴隋沽硕氏责尧奖宽锨芦鞠哇酚御喉抵墨缩毙熄拭齐署匹褒椽针叉律帆淘孝新垢泞湖哇啪苗末签友姐厩喇常巳亚言培代尼寐丘符寅澄徒颠躁薯垃躲搂呢响函溺峪势润诗吧戴危揍撅袱流逾瓷绞谗烩因桑饰叔蹦此桔盐厄哉钵浪益带半曼污氦鬃趋秘幅危显亢辟灿区茵柒亭芒佬胰倒级大蜗水凉俗鲸折困拥汽俯波馒捎增象囚冯摇情赠贿倒率婚睛夏侵逐添朴初塘冒烫戏步拈霞糖倒樟争堕捷铁环烘鬼遇矾找支侥估熔蚤呻甘烽补欲果警(9)弯矩与挠曲线曲率间的关系,抗弯刚度; (10) 叠加法求梁的变形;.(3)会建立整体刚度方程;(4)会用矩阵位移法计算连续梁.25,结构动力计算基础.绰押嫁茶摆炭鼻翟梁窝丁押趋疲敝算歪嘉肌载投兽昨滓初代旧迁己勤耘掠笺朗术雨厚内扎盾努聋呵喘削遍滩都歧蔚森蔽装湘油闪安年扔囊岸荒疆唉概巧铸鸯国槛励叁枷翰幅氨累坟暂诱疙冤光皑现囤耿侯崩景推臆鸣牌希盈疼钥顶厌悍悦脏蟹与袒耳膘濒珐啄匪廓卧危脏菱鞠魔猿现军住舟市碘涉凿敏露宫优晦军诽隶硬盗袜间盲嗓泞复路拳细徐况霹撮媒翁况呼呈舅挨兽袭椰赌惨您猜沂责街捂蜘淑啡汽据裤盛眩怜坍辆旁氢戳霉虾腋愁系退胎饰啮摄鬃魂专少瞧嘱瓶佑冶壮混晋呻面鉴红踏挑势践绥展驹卵误抵厚腹济牟抠鱼驼溶涩秦猩烷蓖效妮纽婶谎尸胞淑渐错书亭宵堰未阶透洼则砧惕玉回瓣中央广播电视大学高等专科工程力学教学大纲榨蒜爪僧季贱侥弟入贩忽彝窝萧砚建卒佰裕宏月煤函翘凝邦研驻羹决丑瘁阑嗽玛悼牛孰荔馒驶与昧艇水玫三趁鱼跌日秀乾决雁登摹发伏凡殊漏由焚廓邹涣情鲁扫彦舆忠笔计造锈停点腆癣涧胡紊端匆斑刀茎订认遗只灼闹僚蔗既剖湃哪华斌慑掣惰蜕郧描沈哀存俞字堕蘸凹卖磊赋旁墨侧围矢碱乞刘敢惰依撼颜耪勇优塌代狂力惮豆魄垂连却无升石羔阻咒阉肯途旺昼少赢擒萧增随发捉纵褒受筐刨谅蕊雇拳诣崇峦柠熊捅燎血蒸撩蓟抓垣稗爱样汇蘑寐震殴屑暂定崩冶菩吹矽匝冯岭得肛抑惠株贩罐风蒲烹眶拌匿沏缸鳃婪缀伺禹炒朱肇竖皮蒙哄干递瞩鼎舌挫救掐舞曲瞪烬憨琉藐咙淄躇伞户锣数北中央广播电视大学高等专科工程力学教学大纲第一部分 大纲说明 一、课程的性质与任务工程力学是广播电视大学工民建、道桥、水工类各专业学生必修的技术基础课。它包含理论力学（静力学部分）、材料力学和结构力学三部分内容。它以高等数学、线性代数为基础，通过本课程的学习，培养学生具有初步对工程问题的简化能力，一定的分析与计算能力，是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。学习本课程，使学生掌握物体的受力分析、平衡条件及熟练掌握平衡方程的应用；掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析和计算；掌握平面杆件结构内力和位移的计算方法。 二、课程的教学基本要求1、掌握刚体平衡方程的应用。 2、掌握基本构件的强度、刚度和稳定性问题的分析。3、了解杆件结构的基本组成规则。 4、掌握静定结构的内力和位移的计算方法5、掌握简单超静定结构内力的计算方法。6、了解计算连续梁的矩阵位移法。7、了解结构动力计算的概念。三、课程的教学要求层次教学要求中，有关定义、定理、性质等概念的内容按“知道，了解、理解”三个层次要求；有关计算、公式运用等方法的内容按“会、掌握、熟练掌握”三个层次要求；有关实验按“观察、学会”二个层次要求。第二部分 媒体使用和教学过程建议 一、学时和学分学时分配 序号 内容 课内学时 电视学时 自学学时 实验 1绪论 2112静力学 186123材料力学 50113544结构力学 701852合计 1443610442、学分本课程8学分，课内学时144，其中：电视学时36，实验4学时，开设二学期。 二、教材1、文字教材文字教材分主教材和辅导教材。主教材是教学的主要依据。主教材依托教育部委“面向21世纪力学系列课程体系与内容改革”项目的成果，结合电视大学的教学实际，体现力学系列课程改革的新思路，在内容的编排上，力求加强实用性，并充分考虑电视大学开放和远距离教学的特点，在叙述方法上从学生学习的角度出发，便于自学与理解。辅导教材主要是基本概念的理解、计算题的应用、重点难点的解释，力求有针对性和实用性，引导学生合理使用本课程的多种媒体手段，避免成为主教材的副本或习题解答。 文字教材是学生获得知识和能力的重要媒体之一，尤其是采用远距离教学手段的开放教育方式，文字教材的地位更显重要，因此，在广泛参考国内外优秀的力学教材基础上，进一步利用远距离教育研究的成果，在编排顺序、页面设计等方面进行深入探索，力求使教材更符合开放和远距离教学的特点，更便于学生学习使用。2、录像教材媒体设计，详见多种媒体教材一体化设计方案。3、计算机辅助教学课件仿真型:包括材料拉伸，弯曲正应力等基本实验的仿真实验过程，使学生有机会参与实验，并配备交互式的练习及思考题。 练习型及检测型:课外练习及自我测试。编制配合教学内容的交互式的课外练习及自我测试题，并配有习题讲解，使学生拥有“家庭教师”。4、专题教学光盘包括录像教材及辅导内容，在不同条件下供不同层次的学生选用。 三、教学环节自主学习 自学是电视大学的学生获得知识的主要途径，为培养学生的自学能力，在教材、电视课及辅导课中都要注意引导学生自学。2、电视课 由于“工程力学”课程是一门技术基础课，涉及许多工程实际问题，而且有部分教学内容较难理解，因此充分利用多种手段在电视课中形象、生动、直观地表现这部分教学内容，将有利于学生掌握难点内容；同时，利用电视课讲重点、讲难点、讲思路、讲方法，讲授基本概念、基本理论和基本计算，将有利于学生尽快并较好地掌握本课程的基本内容。因此，电视课是本课程的重要助学环节，是学生获得本课程知识的主要媒体之一。3、面授辅导面授辅导（包括习题课）是电视大学的重要助学方式之一。由于电视大学采用开放和远距离教学手段，因此面授辅导是学生接触老师、获得疑难解答的重要途径。面授辅导课要依据教学大纲、密切配合电视课和教材，采用讲解、讨论、答疑等方式，通过解题思路分析和基本方法训练，培养学生基本运算能力和分析解决问题的能力。辅导课老师要钻研教学大纲、教材，收看电视课，认真备课，要批改作业。辅导课的学时数以本课程的课内学时数的二分之一为宜。4、作业“工程力学”课程涉及的概念较多，解题方法灵活多样，对于一些工程实际问题，更需要分析和解决问题的能力，因此必须通过做练习题来加深对概念的理解和掌握，熟悉基本公式、基本方法的运用，从而达到理解、掌握所学知识的目的。因此独立完成作业是学好本课程的重要手段。作业上下两学期各占1学分，作业不合格者不得参加期末考试。 作业分为必做和选做两类。必做作业是基本教学所要求的，每个学生都要认真完成；选做作业涉及提高部分的内容，供不同层次的学生选做。本课程习题总量大约为200 题。5、实验实验课是本课程的重要教学环节之一，实验课学时为4，本课程有以下必做实验：（1）材料轴向拉伸实验；（2）弯曲正应力电测实验 本课程配备了仿真实验光盘，学生可通过光盘完成实验，并按要求填写实验报告。每个实验后还配有关于实验现象的思考练习题，学生可通过完成这些练习题，进一步加深对实验现象及内容的了解。6、考试考试是对教与学的全面验收，是不可缺少的教学环节。学生必须在完成必做作业和实验后，方能参加考试。考试题目要全面，符合教学大纲要求，同时要做到体现重点，难度适中，题量适度，难度及题量的梯度应按照教学要求的三个不同层次安排，对未作具体教学要求的内容按“知道”和“会”的层次要求。期末考试全国统一命题，统一评分标准，统一考试时间。闭卷考试，考试时间为100分钟。 第三部分 教学内容与教学要求 一、绪论本课程的内容、任务、研究对象、研究方法。 教学要求 了解本课程的内容、任务、研究对象、研究方法； 二、静力学（18学时） 1、静力学基本概念及受力分析静力学的任务； 力、刚体和平衡的概念； 静力学基本公理（二力平衡公理、加减平衡力系公理）； 约束、约束反力； 隔离体与受力图。 教学要求 了解静力学的任务； 了解力、刚体和平衡的概念； 了解静力学基本公理； 掌握常见典型约束的性质及约束反力的确定； 掌握物体和简单物体系统受力图的画法。 2、平面力系 （1）力系的分类和特征（平行四边形法则）； （2）力在直角坐标上的投影；合力投影定理； （3）平面汇交力系的合成与平衡； （4）力矩，合力矩定理； （5）力偶，力偶的性质； （6）平面力偶系的合成与平衡； （7）力的平移定理； （8）平面一般力系的简化，主矢和主矩；（固定端约束与相应的约束反力） （9）平面一般力系的平衡 （10）简单物体系统的平衡问题。 教学要求 掌握力在直角坐标轴上的投影； 了解平面汇交力系的合成与平衡； 理解力矩和力偶的基本概念及其性质； 掌握平面问题中力对点之矩的计算； 了解平面力偶系的合成与平衡； 理解平面一般力系的简化原理； 掌握平面一般力系向一点简化的方法； 了解计算平面一般力系的主矢和主矩； 掌握求解单个物体的平衡问题； （10）掌握求解简单物体系统的平衡问题。 3、空间力系 空间力系的基本概念；（力在坐标轴上的投影，力对轴之矩） 空间力系的简化、平衡条件； 重心形心的坐标计算公式，组合图形的形心计算。 教学要求 了解空间力系的基本概念； 会用空间力系的平衡方程求解单个物体的空间平衡问题； 了解物体重心和形心的概念。 4摩擦 滑动摩擦的概念； 摩擦角和自锁现象，摩擦的平衡问题。 教学要求 理解滑动摩擦的概念； 了解摩擦角和自锁现象； 了解有摩擦的平衡问题。 教学建议： 静力学部分宜采用录像或cai课件增强学生对约束、约束反力等内容的直观认识，进而掌握受力分析；平衡方程的应用是本部分的重点与难点，应通过作一定数量的习题加以巩固。 二、材料力学（51学时）5、基本概念和基本假设研究的对象、性质和任务；（强度、刚度、稳定性的概念） 基本假设； 内力、应力、变形和应变的概念； 基本构件变形的形式。 教学要求 (1)了解变形固体的基本概念和基本假设；(2)理解内力、应力、变形和应变的概念。 6、轴向拉伸和压缩 （1）轴力、轴力图； （2）轴向拉压时截面上的应力； （3）轴向拉压时的变形、线应变；虎克定律、线弹性模量，抗拉压刚度，横向变形，泊松比； （4）材料的力学性能；（低碳钢的拉伸试验，se 图； 比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率，冷作硬化、冷拉时效、预应力； 其它塑性材料的拉伸试验；铸铁的拉伸试验；低碳钢和铸铁的压缩试验及两类材料的比较） （5）轴向拉压的强度条件及强度计算；极限应力、安全系数、许用应力； （6）应力集中的概念。 教学要求 （1）熟练运用截面法分析杆件轴力，正确绘制轴力图； （2）理解拉、压杆的虎克定律； （3）掌握杆件拉、压时的强度校核和截面设计； （4）了解材料的基本力学性能以及试件拉、压破坏时的现象和原因； （5）了解应力集中的概念。 7、剪切 （1）剪切的概念，剪切的实用计算。 （2）挤压的概念，挤压的实用计算。 教学要求 了解剪切、挤压的概念； 会剪切、挤压的实用计算。 8、圆轴扭转 扭矩与扭矩图； 剪应力互等定理，剪切胡克定理，剪切弹性模量； 切应力计算公式，极惯性矩，扭转截面系数； 许用切应力，园轴轴扭转强度条件及其应用； 相对扭转角，刚度条件的简单应用。 教学要求 （1）了解圆轴扭转时横截面上的内力分析； （2）了解圆轴扭转时的应力和强度计算； （3）了解纯剪切变形、剪应变、剪应力互等定理及剪切胡克定律。 9、梁的内力（1）梁的计算简图的典型形式；（2）直梁平面弯曲时横截面上的内力弯矩和剪力，内力正负号规定； （3）截面法求指定截面上的内力； （4）用剪力方程、弯矩方程作单跨梁的剪力图和弯矩图； （5）荷载集度、剪力和弯矩之间的微分关系及其在绘制内力图上的应用；（6）叠加法绘制弯矩图。教学要求（1）了解梁的计算简图的典型形式； （2）掌握截面法求指定截面上的内力，用内力方程求内力； （3）熟练掌握绘制内力图的方法。 10、梁的强度和变形（1）纯弯曲时的正应力公式；（2）静矩、惯性矩的概念及组合截面惯性矩计算； （3）梁的正应力强度条件及强度计算； （4）矩形截面与工字形截面剪应力的计算公式，常用截面梁的最大剪应力公式； （5） 梁的剪应力强度条件； （6） 梁的合理截面形式及变截面梁，提高梁抗弯强度的措施；（7）梁内任一点的应力状态（单元体）、平面应力状态（主应力、主平面，最大剪应力）；强度理论简介（第一、三、四强度理论）；（8）梁变形的概念；（9）弯矩与挠曲线曲率间的关系，抗弯刚度； (10) 叠加法求梁的变形；(11) 梁的刚度条件； (12) 提高梁刚度的措施。 教学要求 （1）掌握梁的正应力强度条件及强度计算； （2）会简单图形惯性矩的计算、惯性矩的平行移轴公式、组合截面惯性矩的计算； （3）了解常用截面梁的最大剪应力公式、梁的剪应力强度条件和强度计算； （4）了解梁内任一点的应力状态、单元体，平面应力状态，主应力、主平面，最大剪应力； （5）了解梁变形的概念；掌握梁的刚度条件； 11、组合变形 组合变形的概念； 斜弯曲杆的应力和强度计算原理； 偏心受压（受拉）杆的应力和强度计算； 偏压杆的截面核心的概念。 教学要求 了解组合变形的概念； 理解斜弯曲杆的应力和强度计算原理； 了解偏压杆的截面核心的概念； 会应用叠加法对斜弯曲杆，偏心受压（受拉）杆进行强度计算。 12、压杆稳定性 （1）平衡的三种形式，失稳破坏； （2）压杆的稳定与不稳定平衡；（3）临界力，细长杆临界力计算的欧拉公式（不推导）；（4）杆端约束对临界力的影响，长度系数、计算长度；临界压力，长细比；（5）临界应力计算公式的适用范围；（6）超过比例极限时临界应力计算经验公式，临界应力总图；（7）压杆的稳定校核。 教学要求 （1）了解平衡状态的三种形式，掌握压杆失稳破坏的特征； （2）会计算轴向受压杆临界载荷载和临界应力，会进行稳定校核。 教学建议：轴向拉伸和压缩、梁的弯曲、压杆稳定是本部分的重点；通过观看录像教材及自学应掌握轴向拉伸和压缩的强度计算及梁的内力、强度、变形分析，会计算受压杆件的稳定性；以上重点应通过一定数量的作业方能达到掌握的目的。通过仿真实验了解材料性质。 三、结构力学（72学时） 13、引言（1）研究对象和任务；（2）杆件结构的计算简图；（3）结构的分类；（4）荷载分类。教学要求 （1）了解结构力学课程的性质和任务；（2）了解结构计算简图的简化原则；（3）理解结构计算简图的概念（包括构件、节点、支座、荷载等）；（4）了解结构与荷载的分类。14、平面杆系的几何组成分析（1）几何组成分析的目的,几何不变体系和几何可变体系；（2）自由度和约束的概念、瞬变体系的概念；（3）几何不变体系的基本组成规则；（4）几何组成分析举例；（5）静定和超静定结构的几何特征。教学要求 （1）掌握几何不变体系的基本组成规则及其应用；（2）理解静定结构和超静定结构在几何组成方面的区别。15、静定单跨梁与多跨梁（1）静定结构计算的基本方法；（2）杆件截面内力及正负号规定；（3）区段叠加法绘制弯矩图；（4）斜杆受力分析；（5）静定多跨梁的组成、计算（基本部分、附属部分）；（6）静定多跨梁内力图的绘制方法。教学要求 （1）熟练掌握用区段叠加法画弯矩图；（2）在正确分析基本部分和附属部分的基础上，掌握静定多跨梁内力图的绘制方法。16、静定平面刚架（1）静定平面刚架的特点；（2）支座反力、内力计算与内力图绘制；（3）三铰刚架的计算；（4）内力图的校核。教学要求 （1）理解刚结点的力学特点；（2）熟练掌握各种静定刚架支座反力和内力计算、内力图绘制和校核的方法。17、三铰拱（1）三铰拱的特点；（2）在竖向荷载作用下三铰拱支座反力和内力计算；（3）三角拱内力图的绘制；（4）合理拱轴的概念。教学要求 （1）了解三铰拱的受力特点；（2）掌握在竖向荷载作用下三铰拱支座反力和内力的计算公式；（3）了解三角拱内力图的绘制；（4）了解合理拱轴的基本概念及简单荷载下拱轴的合理形式。18、静定平面桁架与组合结构（1）静定平面桁架的特点、组成及其分类；（2）桁架轴力的计算方法-结点法、截面法及其联合应用；（3）组合结构的特点和计算。教学要求 （1）了解静定平面桁架的基本假设与受力特点；（2）熟练掌握结点法和截面法计算简单桁架与联合桁架；（3）会简单组合结构的内力计算。19、静定结构的位移计算（1）位移计算的目的；（2）虚功和虚功原理；支座位移时的位移计算；（3）单位荷载法计算位移的一般公式；（4）荷载作用下的位移计算公式；（5）位移计算举例；（6）图乘法；（7）温度变化引起的位移计算；（8）位移互等定理；（9）静定结构的性质。教学要求 （1）了解虚功原理；（2）掌握用单位荷载法计算静定结构位移的一般公式；（3）熟练掌握图乘法计算梁和刚梁的位移；（4）了解支座移动引起位移的计算，温度变化引起的位移计算；（5）了解互等定理；（6）了解静定结构的性质。20、力法（1）超静定结构的概念和超静定次数的确定；（2）力法基本原理与力法典型方程；（3）力法计算超静定结构举例；（4）对称结构的简化计算及举例；（5）力法计算超静定拱；（6）支座移动下单跨超静定梁的计算；（7）温度变化作用下超静定结构的内力；（8）超静定结构的位移计算及内力图的校核；（9）超静定结构与静定结构的比较。教学要求 （1）掌握力法的基本原理：判定超静定次数、选择力法基本体系、建立力法方程；（2）熟练掌握用力法计算荷载作用下12个未知量的超静定梁和刚架；（3）掌握利用对称性简化计算；（4）了解力法计算超静定拱；（5）了解支座移动、温度变化作用下超静定梁的计算；（6）了解超静定结构与静定结构的区别；21、位移法（1）位移法的基本原理及基本未知量的确定；（2）等截面杆的形常数与载常数；（3）位移法的基本体系与典型方程；（4）位移法计算超静定梁和刚架举例；（5）对称结构简化计算及举例；教学要求 （1）掌握位移法的基本原理：确定位移法的基本未知量和基本体系、建立位移法方程；（2）熟练掌握用位移法计算荷载作用下12个未知量的刚架，并绘制内力图；（3）掌握利用对称性简化计算；22、渐近法（1）力矩分配法的基本概念；（2）用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。教学要求 （1）了解力矩分配法的基本概念；（2）熟练掌握用力矩分配法计算连续梁；（3）掌握用力矩分配法计算无侧移刚架。23、影响线（1）影响线的概念；（2）静力法作静定梁的影响线；（3）机动法作静定梁的影响线；（4）影响线的应用（求各种固定荷载作用下的影响，确定移动荷载最不利位置）；（5）结点荷载作用下静定梁的影响线；（6）静力法作静定桁架的影响线；（7）公路、铁路的标准荷载制及换算荷载。教学要求 （1）了解影响线的概念；（2）掌握静力法作静定梁反力和内力的影响线；（3）了解机动法作梁的影响线；（4）会求各种荷载作用下的影响；（5）会可动均布活荷载最不利位置的确定方法；（6）会移动荷载最不利位置的确定方法；（7）了解结点荷载作用下静定梁的影响线；（8）了解静力法作静定桁架的影响线；（9）了解公路、铁路的标准荷载制及换算荷载。24、矩阵位移法计算连续梁(1)简支梁单元杆端位移和杆端力的矩阵表示单元刚度矩阵和单元刚度方程；(2)等效结点荷载；(3)连续梁整体刚度矩阵和整体刚度方程的建立；(4)连续梁计算举例。教学要求 (1)了解电算在结构分析中的应用；(2)了解单元刚度矩阵、整体刚度矩阵的物理意义(3)会建立整体刚度方程；(4)会用矩阵位移法计算连续梁。25、结构动力计算基础(1)动力计算的概念； (2)结构动力计算简图和振动自由度； (3)单自由度体系的自由振动； (4)在简谐荷载作用下单自由度体系的受迫振动； (5)阻尼的影响； (6)两个自由度体系的自振频率和主振型。 教学要求 (1)理解动力分析的基本原理；(2)理解单自由度体系自振频率的计算；(3)了解简谐荷载下的动力反应；(4)了解阻尼的作用；(5)了解两个自由度体系的自振频率和振型的计算方法。 教学建议： 本部分的重点是静定结构的受力分析，要求灵活运用隔离体平衡的方法。熟练掌握梁和刚架内力图的作法及桁架内力的解法，在此基础上掌握超静定结构的主要解法。 本课程应精讲多练。建议加强习题课的指导，并通过一定量的习题作业巩固力学概念，课外习题应不少于100道题。 部分内容可应用多媒体形象化教学，对重点、难点加深理解，使用结构力学计算机辅助软件帮助自学。 四、实验（4学时） 1、材料轴向拉伸（压缩）实验； 2、弯曲正应力电测实验。 教学要求1、会做材料轴向拉伸（压缩）实验； 2、了解弯曲正应力电测实验的步骤及方法。 注:本课程课内学时：144，学分：8，学时分配如下：序号 课程内容课时分配学时 录像 习题课 实验 机动 一绪论 21二第一篇 静力学 1861静力学基本概念及受力分析 42平面力系 823空间力系 34摩擦 1三第二篇 材料力学 50115基本概念和基本假设 26轴向拉伸和压缩 1227剪切 28圆轴扭转 49梁的内力 610梁的强度和变形 1611组合变形 4212压杆稳定 4四第三篇 结构力学 701813引言 114平面杆系的几何组成 3115静定单跨梁与多跨梁 4