工程力学课程教学大纲.doc

工程力学课程教学大纲一、简要说明工程力学是一门面向工科专业开设的专业基础课程。本大纲主要是为土木建筑类专业编写的，其它开设工程力学课程的专业也可参照本大纲。本大纲的计划学时数为90学时。二、课程的性质、地位和任务工程力学是一门理论性、系统性较强的专业基础课，是后续其它各门力学课程和相关专业课程的基础，同时在许多工程技术领域中有着广泛的直接应用。本课程的任务是使学生能够对物体及简单的物体系统进行正确的受力分析、画出受力图并进行相关计算；掌握受力构件变形及其变形过程中构件内部应力的分析和计算方法，掌握构件的强度、刚度和稳定性分析理论在工程设计、事故分析等方面的应用，为经济合理地设计构件提供必要的理论基础和计算方法，并为有关的后续课程打下必要的基础，而且，通过学习工程力学可以有效培养学生逻辑思维能力，促进学生综合素质的全面提高。三、教学基本要求和方法1、基本要求（1）静力学部分 理解静力学的基本公理和基本概念，能够对物体及简单的物体系统进行正确的受力分析、画出受力图并进行相关计算。对平面一般力系的平衡问题，能熟练地选取分离体和应用各种形式的平衡方程求解。求解物体系统的平衡问题是静力学的重点。（2）材料力学部分对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识，具有将杆类构件简化为力学简图的初步能力，能分析杆件的内力，并绘出相应的内力图，能分析杆件的应力、位移，进行强度和刚度计算，并会处理简单的一次超静定问题，对应力状态理论与强度理论有初步的认识，并能进行组合变形下杆件的强度计算，能分析简单压杆的临界载荷，并进行稳定性校核等计算。2、教学方法采用课堂讲授（含讨论课），并安排适当的课外作业，同时积极引导学生自学。四、授课教材和主要参考书目授课教材：1.重庆建筑大学理论力学（建筑力学第1分册）北京：高等教育出版社，20062.干光瑜，秦惠民.材料力学（建筑力学第2分册）.北京：高等教育出版社，2006主要参考书目：1.王 铎理论力学解题指导及习题集北京：高等教育出版社，20022.苟文选材料力学导教、导学、导考西安：西北工业大学出版社，20023.赵志岗材料力学学习指导与提高北京：北京航空航天大学出版社，20034.范钦珊工程力学北京：高等教育出版社，20005.孙训方材料力学北京：高等教育出版社，2002五、教学内容及学时分配本课程计划总学时数为90学时，具体分配如下。第一篇 静力学 (20学时)绪论 (1学时)1 目的要求 了解国内外力学发展史及概况，并对其发展与展望作简单介绍，激发学生学习兴趣。2 要点(1) 工程力学课程的性质、任务和要求 (2) 力学在科技发展与工程应用中的作用与地位 (3) 国内外力学发展与展望简介第一章 静力学基本知识与物体的受力分析 (3学时)1 目的要求 理解静力学的基本概念和基本公理，并能对物体进行正确的受力分析并画出受力图。2 要点第一节 基本概念1力、刚体、力系、平衡2静力学研究的两个基本问题第二节 静力学公理1力的平行四边形法则2作用与反作用定律3二力平衡公理4加减平衡力系公理5推论(力的可传性、三力平衡汇交定理)第三节 约束与约束反力1柔索约束2光滑接触表面约束3光滑圆柱铰链约束4链杆约束5固定铰支座6可动铰支座7轴承8球铰链第四节 物体的受力分析和受力图1受力分析2画受力图的步骤与方法第二章 汇交力系 (2学时)1 目的要求 掌握平面汇交力系合成的几何法和解析法。2 要点第一节 汇交力系合成与平衡几何法1合成的几何法力多边形法则2平衡的几何条件第二节 力在坐标轴上的投影1力在轴上和平面上的投影2力在直角坐标轴上的投影3投影与分力的比较第三节 汇交力系合成与平衡的解析法1合成的解析法2平衡的解析条件平衡方程第三章 一般力系的简化 (7学时)1 目的要求掌握平面一般力系的简化方法。2 要点第一节 力对点之矩1平面力系中力对点之矩2平面汇交力系合力之矩定理第二节 力对轴之矩1力对轴之矩的概念2力对直角坐标轴之矩的解析表达式第三节 力偶及其性质 力偶系的合成与平衡1力偶2力偶的性质3力偶系的合成4力偶系的平衡第四节 力向一点平移1力的平移定理第五节 平面一般力系的简化1简化中心2主矢和主矩3简化结果分析4固定端约束第六节 物体的重心、质心与形心1重心及重心坐标公式2质心及质心坐标公式3组合法求形心第四章 一般力系的平衡 (7学时)1 目的要求 掌握平面一般力系的平衡方程和滑动摩擦定律，并能用它们求解物体系统的平衡问题。2 要点第一节 空间一般力系的平衡方程1空间一般力系的平衡条件2空间一般力系的平衡方程第二节 平面一般力系的平衡方程1平面一般力系的平衡条件2平衡方程的几种形式3特殊情形第三节 一般力系平衡方程应用举例1求解单个物体平衡问题的要点2相关例题第四节 物体系统的平衡1物体系统平衡问题的解题要点2相关例题第五节 滑动摩擦1静滑动摩擦定律2动滑动摩擦定律3摩擦角与自锁现象4考虑摩擦时物体的平衡问题第六节 静定与静不定问题的概念1静定问题2静不定问题第二篇 材料力学 (70学时)第一章 绪论（2学时）1、目的要求明确材料力学的研究对象和任务，掌握变形固体的基本假设，了解杆件变形的基本形式，学习方法等。2、要点第一节 材料力学的研究对象，主要任务及研究方法1.材料力学的研究对象2.材料力学任务3.材料力学研究方法第二节 材料力学的基本假设1.材料力学的基本假设第三节 了解杆件变形的基本形式1.基本变形形式2.组合变形第四节 内力 截面法 应力 应变1.内力的概念2.截面法3.应力与应变的概念第二章 轴向拉伸、压缩（8学时）1、的要求掌握求杆件轴力的截面法，熟练画出轴向拉压杆的轴力图；会应用强度条件对轴向拉压杆件进行强度计算；掌握胡克定律及其应用，会计算轴向各拉压杆件的轴向变形；了解超静定的概念，会解简单的一次拉压超静定问题；了解低碳钢和铸铁在拉伸、压缩时的基本力学性质。2、要点第一节 轴向拉伸和压缩及工程实例1.轴向拉伸和压缩的概念2.工程实例: 机构连杆、螺栓、桁架、房屋立柱、桥墩第二节 轴向拉压杆的内力截面法1.轴向拉(压)杆的内力轴力2.截面法求轴力3.轴力图的绘制第三节 轴向拉压杆的应力1.应力的概念2.轴向拉压杆横截面和斜截面上的应力第四节 轴向拉压杆的变形胡克定律1.纵向变形,横向变形,线应变2.胡克定律3.弹性模量,抗拉（压）刚度,泊松比第五节 材料拉伸、压缩时的力学性质1.低碳钢的拉伸试验概述2.应力应变曲线图及其特征点(比例极限,弹性极限,屈服极限,强度极限)3.铸铁的拉伸试验概述4. 低碳钢和铸铁的压缩试验概述及应力应变图第六节 许用应力、拉压强度条件1.许用应力的确定2.拉压强度条件第七节 简单拉压超静定问题1.静定问题与超静定问题概念2.超静定问题的解题思路3.简单拉压超静定问题解法举例第三章 剪切和挤压的实用计算（2学时）1、目的要求会对铆钉等连接件进行受力分析和进行剪切与挤压的强度计算；了解剪切胡克定律和剪应力互等定理。2、要点第一节 剪切和挤压的实用计算1.剪切和挤压的工程实例2.剪切和挤压的受力特点3.名义切应力的计算,剪切强度条件4.有效挤压面积,挤压强度条件第二节 拉（压）杆连接部分的强度计算1.连接处破坏三种形式2.拉（压）杆连接部分的强度计算第三节 剪切胡克定律和剪应力互等定理1.剪切胡克定律介绍2.剪应力互等定理介绍第四章 扭转（8学时）1、目的要求会用截面法求杆件横截面的扭矩，熟练画出杆件的扭矩图；会计算圆杆扭转时横截面上的剪应力和对杆进行强度计算；会计算圆杆扭转时横截面的扭转角和对杆进行刚度计算。2、要点第一节 扭转扭矩和扭矩图1.扭转的受力与变形特点2.功率、转速与力偶矩之间的关系3.扭矩的概念4.扭矩图的绘制第二节 圆轴扭转时的应力强度条件1.圆轴扭转时的应力计算2.剪切弹性模量3.极惯性矩4.扭转强度条件第三节 圆轴扭转时的变形刚度条件1.相对扭转角的计算2.抗扭截面模量3.抗扭刚度条件第四节 简单的扭转超静定问题1.扭转超静定问题概述2.简单的扭转超静定问题解法举例第五章 梁的内力（6学时）1、目的要求会用直接计算法求梁任意横截面的剪力和弯矩；会列梁的剪力方程和弯矩方程，并画出剪力图和弯矩图；掌握弯矩、剪力、荷载集度间的关系及由此得出的剪力图和弯矩图的一些规律；掌握画剪力图和弯矩图的叠加法和简便法。2、要点第一节 工程中的弯曲问题1.平面弯曲的概念2.平面弯曲的工程实例第二节 梁的内力1.梁的内力求法2.梁的内力符号约定第三节 剪力图和弯矩图1.剪力图的绘制2.弯矩图的绘制第四节 利用弯矩、剪力、荷载集度间的关系绘内力图1.弯矩、剪力、荷载集度间的关系推导2.利用弯矩、剪力、荷载集度间的关系作内力图的方法3.简便方法绘内力图举例第六章 截面的几何性质（2学时）1、目的要求了解静矩、惯性矩、惯性积、主轴、形心主轴、主惯性矩和形心主惯性矩的定义；会计算矩形和圆形截面的形心主惯性矩；正确应用惯性矩的平行移轴公式，会计算简单组合截面的形心主惯性矩。2 要点第一节 静矩、惯性矩、惯性积1.静矩的概念2.惯性矩的概念3.惯性积的概念第二节 惯性矩的平行移轴公式1.惯性矩的平行移轴公式推导第三节 简单组合图形惯性矩的计算1.简单组合图形惯性矩的计算方法2.简单组合图形惯性矩的计算举例第七章 梁的应力与强度计算（8学时）1、目的要求正确使用弯曲正应力公式，熟练计算梁上各点的弯曲应力，并掌握弯曲正应力强度条件及其应用；学会计算矩形截面、工字形截面和圆形截面上的弯曲正应力，并掌握切应力强度条件及其应用；了解提高梁的抗弯强度的措施及选择合理截面。2、要点第一节 梁的正应力1.纯弯曲的正应力公式2.抗弯截面模量3.纯弯曲理论的推广第二节 梁的正应力强度条件1.梁的正应力强度条件2.梁的正应力强度条件应用举例第三节 梁的剪应力1.梁的剪应力公式2.梁的剪应力计算举例第四节 梁的合理截面形状及变截面梁1.梁的合理截面形状2.变截面梁第八章 梁的变形（8学时）1、目的要求了解挠度与转角间的关系和梁的挠曲线近似微分方程；会用叠加法求梁的某些特定截面的转角和挠度；了解梁的刚度条件。2、要点第一节 挠度和转角1.平面弯曲梁的挠度2.平面弯曲梁的转角第二节 挠曲线的近似微分方程1.挠曲线的近似微分方程的建立第三节 积分法计算梁的位移1.计算梁的位移的积分法2.积分法计算梁的位移举例第四节 叠加法计算梁的位移1.计算梁的位移叠加法2.叠加法应用举例第五节 梁的刚度条件1.梁的刚度条件2.梁的刚度条件应用举例第六节 超静定梁1.超静定梁的概念2.超静定梁的解法举例第九章 应力状态和强度理论（8学时）1、目的要求了解应力状态的概念及其研究方法；会从具体受力杆件中截取单元体并标明单元体上的应力情况；会计算平面应力状态下斜截面上的应力及主应力；了解空间应力状态的概念和空间应力状态下三个主应力1、2、3；掌握广义胡克定律，会计算复杂应力状态下的线应变或正应力；了解强度理论的概念，会应用强度理论对杆件进行强度校核。2、要点第一节 应力状态的概念1.主应力的概念2.主平面的概念3.主单元体的概念4.应力状态的分类第二节 平面应力状态分析解析法1.解析法概述2.主应力和主平面的方位3.剪应力的极值及其所在的平面的方位第三节 平面应力状态分析图解法1.应力圆方程2.应力圆的作法第四节 广义虎克定律1.广义虎克定律介绍第五节 强度理论1.第一强度理论介绍2.第二强度理论介绍3.第三强度理论介绍4.第四强度理论介绍第十章 杆件在组合变形时的强度计算（8学时）1、目的要求了解组合变形的概念，会将组合变形问题分解为基本变形的组合；会分析斜弯曲、拉（压）弯、偏心拉伸（压缩）等组合变形杆件的内力、应力和对杆件进行强度计算；会应用强度理论对弯扭等组合变形杆件进行强度校核。2、要点第一节 组合变形的概念1.组合变形的概念2.常见的组合变形3.组合变形的一般研究方法第二节 斜弯曲1.斜弯曲的概念2.斜弯曲问题解法3.中性轴第三节 拉伸（压缩）与弯曲的组合变形1.拉伸（压缩）与弯曲的组合变形概念2.拉伸（压缩）与弯曲的组合变形解法第四节 偏心拉伸（压缩）1.偏心拉伸（压缩）2.偏心拉伸（压缩）解法3.截面核心第五节 弯曲与扭转的组合变形1.弯曲与扭转的组合变形2.弯曲与扭转的组合变形的解法3.相当应力第十一章 压杆稳定（8学时）1、目的要求掌握压杆稳定的概念；了解临界力和临界应力的概念；掌握欧拉公式，会计算压杆的临界力和临界应力；了解柔度的物理意义，掌握柔度在压杆稳定计算中的应用。会应用稳定条件对压杆进行稳定计算。2、要点第一节 压杆稳定的