工程力学专升本.doc

工程力学（专升本）教学大纲课程类别：课程性质（专业限选课） 课程代码：总 学 时：总课时56 学分：3.5适用专业：机械设计制造及其自动化 先修课程：高等数学、大学物理一、本课程的地位、性质和任务 工程力学是一门理论性较强的专业技术基础课。它是各门力学的基础，又可直接应用于许多工程实际问题。本课程的任务是使学生掌握对物体进行受力分析的基本方法以及如何建立静平衡条件的基本规律；同时学生应具有工程构件强度、刚度和稳定性的概念及计算能力；掌握杆件结构的计算原理和方法，了解本专业有关结构的受力特性，为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础，培养结构分析与计算等方面的能力。1.基础知识要求 总的要求：学生通过本课程的学习，具备从简单的工程实际问题中抽象、简化力学模型的能力，能够对简单工程结构和构件进行受力分析和平衡计算；掌握工程中常见杆件的强度、刚度、稳定性设计的基本技能。初步掌握测量材料的力学性质、构件的应力及变形的基本方法。2.能力培养要求 培养学生掌握受力物体静平衡时进行力系分析及建立力系的平衡条件的能力；从简单的工程实际问题中抽象、简化力学模型的能力；对简单工程结构和构件进行受力分析和平衡计算，掌握工程中常见杆件的强度、刚度、稳定性设计的基本能力。二、课程内容矩阵知识单元主要内容培养要求静力学基本公理静力学基本概念、力的四个主要公理及其推论熟练掌握概念，并深入理解公理，实践应用约束与约束反力约束类型、符号表达、约束反力图形表达、约束反力作用线位置及其方向性判定掌握约束等概念，会把实际模型转化为约束模型，并能用约束符号及其约束反力表达受力分析、受力图受力分析的基本步骤、受力图的绘制过程能熟练进行物体的受力分析，并运用受力图表达出来汇交力系三力平衡汇交定理、汇交力系平衡的解析法、几何法掌握平面汇交力系的平衡条件、几何条件、解析条件，熟练掌握解析法、几何法求解平衡问题的过程力矩、力偶力矩、力偶的定义、特性，力偶平衡问题求解掌握力矩、力偶的概念及其特性，能运用力偶的特性求其力偶平衡问题任意力系的简化、平衡方程任意力系的简化、简化结果及特性、合力矩定理、平衡条件了解任意力系的简化及相关概念、结果，掌握合力矩定理的应用，熟练掌握整个任意力系平衡问题的求解过程重心、形心重心、形心概念，求解的解析与实验方法了解重心、形心求解实验方法，重点掌握简单形状物体的重心、形心求解解析法摩擦摩擦概念、类型、摩擦力公式、自锁、摩擦平衡求解了解摩擦分类及静摩擦、滑动、滚动摩擦特性，掌握摩擦角与自锁关系，掌握简单摩擦问题的平衡求解方法与过程拉压轴力计算、拉压变形计算、拉压强度计算、拉压力学特性熟练进行轴力计算，并绘制轴力图，计算拉压变形量；掌握拉压力学特性图；掌握拉压强度计算扭转扭矩计算、扭转强度计算、扭转刚度计算熟练进行扭转变形时外力偶矩、扭矩计算，并绘制扭矩图；掌握截面极惯性矩；熟练进行扭转强度、刚度计算弯曲强度梁的形式，剪力、弯矩计算与图形绘制，截面惯性矩计算，弯曲强度计算掌握相关概念，熟练进行弯曲分析过程，并绘制剪力、弯矩图；熟练进行弯曲强度计算弯曲变形挠度、转角概念，积分法、叠加法求解弯曲变形掌握相关概念，熟练运用积分法进行弯曲变形量的计算平面应力状态应力状态、强度理论等概念，平面应力状态解析与几何求解方法掌握应力状态等概念；熟练运用应力圆法求解平面应力状态问题；掌握强度理论及其应用条件组合变形弯拉组合变形、弯扭组合变形了解两种组合变形的分析过程压杆稳定性稳定性、临界压力、柔度等概念，稳定性计算，临界应力总图的特性及其应用掌握相关概念；熟悉临界应力总图的特性三、课程主要内容及学时分配第一部分 静力学（18学时）第一章 静力学的基本概念和公理（4学时）1.刚体。2.力。3.静力学公理。4.约束和约束反力。5.受力分析和受力图。第二章 平面汇交本力系（2学时）1.平面力系的基本类型。2.平面汇交力系合成的几何法。3.平面汇交力系平衡的几何条件。4.力在坐标轴上的投影。5. 平面汇交力系合成的解析法。6. 平面汇交力系平衡的解析条件。7.两个平行力的合成。第三章 力对点的矩与平面力偶系（2学时）1.力对点的矩。2.力偶和力偶矩 共面力偶间的等效条件等。3.平面力偶系的合成和平衡条件。第四章 平面任意力系（4学时）1.力线平移定理。2.平面任意力系向作用面内任一点的简化 力系的主矢和主矩.3.平面力系合成为力偶或单个力的情形。4.合力矩定理 力矩的解析表达式。5.平面任意力系的平衡条件和平衡方程。6.平面平行力系的平衡条件。7.物体系的平衡 静不定问题的概念。8.简单平面桁架的内力计算。第五章 摩 擦（2学时）1.摩擦的概念。2.滑动摩擦定律。3.考虑滑动摩擦时的平衡问题。4.滚动摩阻的概念。第六章 空间基本力系（2学时）1.空间汇交力系合成的几何法及其平衡的几何条件。2.力对点的矩与力对轴的矩及其关系。3.空间任意力系向任一点的简化 主矢和主矩。4.空间任意力系的各种合成结果 一般形式的合力矩定理。5.空间任意力系的平衡条件和平衡方程。第七章 重心（2学时）1.重心的概念。2.重心的坐标公式。3.确定重心位置的方法。第二部分 材料力学（38学时）第八章 绪论及基本概念（2学时）1.掌握材料力学的任务、同相关学科的关系。2.变形固体的基本假设，材料力学的研究对象，杆件变形的基本形式。第九章：轴向拉伸和压缩（6学时）1.掌握截面法和内力、应力、变形、应变的概念。2.掌握单向应力状态的本构关系，轴力与轴力图，直杆横截面及斜截面的应力。3.了解材料拉伸及压缩时的力学性能，应力-应变曲线。4.掌握拉压杆强度条件，了解安全因数及许用应力的确定。5.掌握拉压杆变形，胡克定律；理解弹性模量、泊松比、圣维南原理，应力集中的概念。第十章 剪切（2学时）1.掌握剪切挤压变形，以及剪切挤压强度的相关分析与计算。第十一章：扭转（6学时）1.掌握扭矩及扭矩图。2.掌握切应力互等定理，剪切胡克定律。3.掌握圆轴扭转的应力与应变，扭转强度及刚度条件；4.了解矩形截面和薄壁杆件扭转。第十二章：弯曲强度（6学时）1.掌握平面弯曲的内力，剪力、弯矩方程，剪力、弯矩图。2.掌握弯矩、剪力与分布荷载集度间的微分关系，利用微分关系画剪力、弯矩图。弯曲正应力公式，弯曲切应力，弯曲强度条件，提高弯曲强度的措施。3.了解薄壁截面梁的弯曲切应力和弯曲中心。第十三章：弯曲的变形（6学时）1.掌握梁的位移概念，挠曲线及其近似微分方程。2.了解积分法求梁的位移。3.掌握叠加法求梁的位移。4.了解梁的刚度校核及解提高梁弯曲刚度的措施。5.掌握拉压超静定问题，简单超静定梁第十四章：应力状态和强度理论（4学时）1.掌握应力状态和强度理论，应力状态的概念，平面应力状态下应力分析的解析法及图解法，广义胡克定律。2.了解强度理论的概念，破坏形式的分析，脆性断裂和塑性屈服，最大拉应力理论，最大拉应变理论最大切应力理论，形状改变能密度理论。3.了解三向应力状态简介，体积应变，三向应力状态下应变能、体积改变能、形状改变能的概念。第十五章：组合变形及连接部分的计算（2学时）1.掌握剪切及挤压的概念和实用计算计算。2.掌握组合变形下杆件的强度计算，了解截面核心。第十六章：压杆稳定（4学时）1.掌握压杆稳定的概念，细长压杆临界荷载的欧拉公式，临界应力、经验公式、临界应力总图，压杆的稳定校核。2.了解安全因数法，折减因数法，提高稳定性的措施。四、教学方法的原则建议教学重点：受力分析；平衡问题求解；重心求解；拉压问题求解；扭转问题求解；弯曲问题求解；稳定性问题求解；应力圆法应用。教学难点：二力杆知识点；三力汇交；约束及约束反力的判定；力偶的特性；摩擦平衡分析；拉压变形量计算；弯曲剪力、弯矩计算及其图形绘制；弯曲变形问题求解；强度理论应用；组合变形问题分析。教学方法的原则建议：突出重点，突出问题，启发思维，掌握基本方法，