工程力学专业规范.doc

“工程力学专业”规范(第二稿)一、专业教育的历史、现状及发展方向解放前，我国的高等院校没有力学专业。1952年高校院系调整，著名力学家周培源教授在北京大学创建了我国第一个力学专业。1956年5月，为推动我国12年科学技术远景规划的实施，解决力学人才短缺的困境，以钱学森先生为首的力学组提出了两条建议：1)在若干所大学筹备成立力学专业,2)从重点工科院校的毕业生中挑选优秀者办力学研究班。经国务院批准，由高教部和中国科学院在清华大学建立工程力学研究班。从1957年2月起招生至1962年2月，力学研究班共办了三届，学制两年，每年约100人，共招收学生309人。历史证明办力学研究班具有预见性和战略性，为我国工程力学事业的发展奠定了坚实的基础，对力学学科的发展产生了深远的影响。1957-1958年，清华大学、大连理工大学、西安交通大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、同济大学、复旦大学、中山大学、吉林大学、兰州大学、中国科学技术大学、天津大学等先后开办力学专业。1978年重庆大学开办力学专业，华中科技大学、天津大学重建力学专业。统计到1995年，我国有39所高校开办有力学专业。1999年以后，许多高校又相继开办了力学专业。据2003年的统计，我国现有83个力学专业。其中，理论与应用力学专业17个，工程力学专业64个，工程结构分析专业2个。 力学是各类工程技术的发展支柱，力学专业的建设和发展，充分体现了国民经济和科技发展的需求。国家经济和科技的发展，加上力学学科的特点，决定了力学专业建设和力学人才培养的重要性。五十多年来，经过几代力学工作者的艰苦努力、辛勤耕耘，力学学科的面貌发生了巨大变化，教学、科研和其它各项工作不断地向前迈进，先后为国家培养出了一大批优秀的力学人才。力学专业的本科、硕士和博士毕业生分布在国内外著名大学或研究机构、工业部门与高新技术领域，从事与力学、工程科学和计算机应用有关的工作，为国家的经济建设与国防建设做出了巨大的贡献，得到社会各界的高度评价。1. 主干学科概况“力”是无处不在的！人类对自然的省悟，就是从对力的认识开始的。人类科学史上最伟大的科学家之一 牛顿，首先就是一位力学家。牛顿所创立的物质运动三定律和万有引力定律，构成了经典力学的基础。从17世纪到19世纪，物理学的主体是经典力学。到20世纪初，随着欧美的工业化，以应用力学为主体的现代力学迅速发展起来。如大型建筑、桥梁、道路、水利工程、军械、船舶、飞机、火箭等的技术进步，在很大程度上依赖于力学知识的丰富和发展。在航空航天工业的发展中，力学在空气动力、结构设计、飞行控制等关键领域都扮演了主角。可以说，航空航天工业的发展，离开力学寸步难行。在力学理论支撑下，我国在20世纪取得的工程技术成就不胜枚举，从两弹一星到深潜弹道导弹核潜艇的研制，从长江大桥到长江三峡的建设，无不凝聚着力学工作者的贡献。力学对中国现代科学发展所负有的特殊使命，造就了以钱学森、周培源、钱伟长为代表的一批杰出的力学家。目前力学的主干学科包括一般力学、固体力学、流体力学及工程力学。一般力学主要研究物体的静止、运动、及其动力学规律。固体力学主要研究物体的受力与变形规律。流体力学主要研究流体的静止、运动，受力及其动力学规律。工程力学主要研究爆炸、渗流、岩土等与工程密切相关的力学问题。力学学科既属于基础学科，又是应用科学和工程技术的基础。进入21世纪后，纳米科技、生命科学与生物技术、信息技术等，成为科技界最具吸引力与影响力的三大领域。在这种大的背景下，许多传统科学都面临巨大的挑战，力学由于其内在的特质及其应有的普遍性，仍然展示出永恒与旺盛的生命力，并将继续发挥巨大的影响。现代科学发现，各种体现特异性质的生物结构，并非在原子尺度，而是在微纳米尺度。因此，现代力学最近诞生了一个新分支纳米力学，它成为与物理、化学、生物、材料科学等进行交叉研究的新学科。在现实社会生活中，如：台风，气象与地震灾害预报，材料损伤、疲劳、破坏等等对国民经济有重大影响的问题，依然有待于进一步的研究；在空间科学、空间安全、空间利用方面，力学仍然是国家需求迫切的重要学科；在各种复杂、创新、重大的工程问题中，不断对力学提出了新的挑战，同时也为力学注入了长盛不衰的生命力。信息技术、生物工程、空天工程等，必将催生新世纪的力学家和一大批适应现代工程发展需要的力学问题的研究工程师。2. 主干学科的方法论介绍力学是自然科学中最早建立完备科学体系的一门学科,也是自然科学中运用定量分析工具-数学最多的一门学科。随着力学学科的发展，力学工作者逐步发展和完善了定量的建模方法，将复杂工程中的力学问题转化可以定量计算和分析的力学模型。这种定量建模方法还被广泛地应用到经济、金融和管理等其它领域中。所有科学都是用直接实验和观察获得的知识建立起来的，力学作为一门探索大自然物质运动规律的科学，自然离不开实验。但是任何一个没有理论的实验知识都只能是经验，而经验往往是不完善的。没有理论，就没严格的数学计算与慎密的逻辑推理，就不能将某些局部的实验结果与经验进行推广，更不利于知识的传播。因此，实验是基础，理论是根本。力学正是这样一个通过实验观察，总结，形成理论，并将理论应用到实际工程中，解决了大量具体问题的典型学科。然而，实际工程所遇到的具体力学问题，往往要比实验室中的实验过程更复杂，往往不能由理论直接给出结果而需要进行数值计算。随着计算机科学和技术的发展，数值计算方法也得到了高速的发展。今天，人们可以对整架大型喷气客机进行数值计算及分析。因此，数值计算已成为力学研究或解决大型工程力学问题的一个强大工具。总之，力学研究的主要方法是实验、理论、数值计算及其结合。3. 本专业的相关学科及影响本专业教育的因素力学是基础科学，又是技术科学，其发展横跨理工，与各行业的结合是非常密切的。与力学相关的基础学科有数学、物理、化学、天文、地球科学及生命科学等，与力学相关的工程学科有机械、土木、航空航天、交通、能源、化工、材料、环境、船舶与海洋等。由于相关行业的发展与国民经济和科学技术的发展同步，使得力学在其中多项技术的发展中起着重要的甚至是关键的作用。力学专业的毕业生既可以从事力学教育与研究工作，又可以从事与力学相关的机械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程专业的设计与研究工作，还可以从事数学、物理、化学、天文、地球或生命等基础学科的教育与研究工作。从这个意义上讲，力学专业培养人才的对口是非常宽的，社会对力学人才的需求也是很多的。随着力学学科的发展，在21世纪将产生一些新的结合点，如生物医学工程、环境与资源、数字化信息等。经典力学与纳米科技一起孕育了微纳米力学；将力学知识应用于生物领域产生了生物力学和仿生力学；这些都是近年来力学学科发展的亮点。可以预料，随着社会的发展，力学学科与环境和人居工程等专业的学科交叉也将会进一步加强。二、专业培养目标和规格1. 培养目标培养德、智、体全面发展，掌握工程力学专业的基础理论、计算技术与实验技能的专门人才，能够在有关工程领域中从事与力学问题相关的工程设计、技术开发及技术管理工作，也可以继续攻读硕士、博士学位成为力学及相关学科的高层次研究人才或高校教师。2. 人才培养规格本专业学制为四年，授予工学学士学位。本专业的毕业生能够在力学及相关的各工程领域，如：机械、土木、水利、航天、航空、材料、环境等，从事工程设计、技术开发及技术管理工作。本专业采用多元化的培养模式,例如：(1)工程应用型人才培养模式该培养模式依托某一工程领域，培养的学生除了掌握工程力学专门知识以外，还要熟悉该工程领域的有关专业知识。毕业生能够在该工程领域中从事与力学问题相关的工程设计、技术开发及技术管理工作。也可以进一步深造，成为该工程领域中从事与力学问题相关研究的高级专门人才。属于应用研究型培养模式。(2)力学研究型人才培养模式该培养模式按照工程力学的自身学科特点进行专业教育，培养的学生具有较为扎实的工程力学专门知识，经过进一步深造，成为力学学科或相关工程领域的高级专门研究人才，可在工程领域中从事与力学问题相关的科学研究、工程设计、技术开发及技术管理等工作。属于应用基础研究型培养模式。(3)工程计算与软件开发型人才培养模式该培养模式培养的学生除了工程力学专门知识以外，还要掌握工程分析技术与大型工程软件的应用和开发技术。毕业生能够应用和开发大型工程软件，从事与力学相关的工程分析与科学计算等工作。也可以进一步深造，成为该领域中的高级专门研究人才。鉴于培养模式的多元化特点，为保证培养质量，力学专业应开设必要的力学主干课程，包括：理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、振动理论、计算力学和实验力学，并保证基本的教学学时要求。课程设置可采用模块化。要求学生掌握力学及数理等基本理论和知识，接受必要的工程技能训练，具有应用计算机和现代实验技术手段解决与力学有关的工程问题的基本能力。毕业生必须达到本培养规范规定的学分要求。应具有的知识结构和达到的能力包括：1) 良好的思想道德素质、强烈的民族自豪感和社会责任感。身体、心理素质健康，合群、开朗，积极向上。2) 较好的人文、艺术和社会科学基础及较强的文字表达能力。3) 较扎实的数学、自然科学和工程技术的基础理论知识。4) 较系统的工程力学专业基础知识，较扎实的综合实验能力和工程实践技能。5) 较强的解决与力学有关的工程技术问题的能力，了解学科前沿与发展趋势。6) 较强的自学能力、创新意识、团队精神和发展潜力。7) 较强的外语听说读写的综合运用能力，以及查阅外文科技文献的能力。8) 工程计算分析技术与大型工程软件的应用和开发的能力。三、本专业教育内容和知识体系1本专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架(1)本专业人才培养的教育内容及知识结构设计的依据根据对全国工程力学专业教学情况的调研，力学学科专业发展的战略研究及1997年全国高等学校工程力学教学指导委员会所建议的“工程力学专业四年制本科教育的培养目标和本科生的基本规格”制定本专业人才培养的教育内容及知识结构。本专业属于技术科学类，是科学技术的基础。培养适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展的高素质“复合型”人才，培养人才的原则是知识、能力、素质协调发展。要求毕业生具有系统、扎实的数理基础知识和力学知识，较强的数学建模、工程计算及力学实验的能力，并具有必要的工程知识与基本工程训练。(2)本专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架根据培养人才的需要，本科专业的教育范畴主要包括以下部分：通识教育：人文社会科学，外语，计算机及其应用，经济管理，体育等。专业教育：数理基础，学科基础，学科专业，工程技术基础，实践训练等。综合教育：思想教育，学术、科技、文艺、体育等活动。2工程力学专业的专业知识体系工程力学专业的专业知识体系包括如下的7个知识领域，2.1 理论力学包括如下5个知识单元(1)静力学（核心）静力学基本概念，汇交力系的简化与平衡、，偶系的简化与平衡，平面一般力系的简化与平衡，空间力系的简化与平衡，重心，摩擦。(2)运动学（核心）运动学基本概念，平动参考系下点的运动合成，定轴转动参考系下点的运动合成，哥氏加速度，刚体的平面运动，平面运动参考系下点的运动合成，刚体的定点运动，分析运动学。(3)动力学（核心）动力学基本概念，刚体转动惯量特性，刚体定轴转动动力学方程，动量定理，动量矩定理，刚体平面运动动力学方程，动能，势能，动能定理，刚体简单运动的动静法，刚体平面运动的动静法。(4)分析力学基础（核心）虚位移原理，动力学普遍方程，拉格朗日方程，初积分。(5)动力学专题（选修）碰撞问题，单自由度系统线性振动，刚体的惯性矩、惯性积及惯性主轴，刚体的动量矩和动能，欧拉动力学方程和轴对称刚体的定点转动微分方程，绕定轴和绕动轴转动刚体的动约束力，陀螺近似原理、轴对称刚体的自由规则进动和强迫规则进动。要求及说明：理论力学是工程力学专业的基础知识，既是其他后续知识的理论基础，又是一门具有完整体系、独立的学科。培养对工程对象的抽象、简化、分析、判断等物理建模能力，为学习有关后续课程打好必要的基础，并初步学会应用理论力学的理论和方法分析解决一些简单的工程实际问题。要求学生掌握有关基本概念、基本理论和基本方法及其应用，能较熟练和较灵活地应用矢量方法和分析方法求解各类典型问题，并在学习中培养逻辑思维能力、表达能力、计算能力以及解决实际问题的能力。2.2 材料力学包括如下10个知识单元(1)基本概念及方法（核心）变形固体的基本概念、基本假定，截面法，内力，应力，变形和应变的概念。(2)杆的轴向拉、压（核心）杆件轴向拉、压时的内力、应力和变形，虎克定律，材料的拉、压力学性能，材料轴向拉、压时的强度与刚度计算，应力集中的概念。(3)剪切（核心）剪切和挤压的实用计算(4)扭转（核心）剪切虎克定律,剪应力互等定理,圆轴扭转时的内力,应力和变形,圆轴扭转时的强度与刚度计算,非圆截面杆扭转简介。(5)梁的弯曲（核心）截面图形几何性质,弯曲时的内力,对称与非对称截面梁的弯曲正应力,弯曲剪应力,弯曲中心的概念,梁的弯曲变形,用积分法与叠加法分析梁的位移。(6)应力状态分析（核心）平面应力状态下的应力和应变分析,三向应力状态下的最大应力,广义虎克定律,常用的强度理论.(7)组合变形下杆件的强度计算（核心） 两向弯曲，斜弯曲,偏心拉压与拉弯组合，截面核心，扭弯组合。(8)能量法（核心）应变能与外力功,用能量方法计算位移,简单超静定问题。(9)动载荷（核心）冲击时的应力和变形计算：动荷系数；等加速运动或等速转动时的动应力计算。(10)压杆稳定（核心）稳定性的概念,轴向受压杆的临界载荷与临界应力,临界应力总图,提高压杆稳定性的措施.(11)交变应力与疲劳破坏（选修）交变应力与疲劳的概念,持久极限及其影响因素。 试验部分：拉伸、压缩实验、扭转实验，弯曲正应力测定，主应力测定。要求及说明：材料力学是工程力学专业的基础知识。通过杆件的内力、应力、应变分析，材料的力学行为，强度、刚度、稳定性等知识的学习，使学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念并掌握其基本分析方法，具有必要的材料力学性能知识，初步的实验技能和比较熟练的计算能力；掌握常用材料的基本力学性质；掌握构件在各种基本变形和组合变形下的强度条件和强度计算；掌握构件在各种基本变形和组合变形的刚度条件和变形位移计算；掌握几种典型压杆的临界力计算和稳定安全校核；了解冲击荷载下的强度近似计算和材料性质；了解疲劳破坏的本质和特征及影响疲劳持久极限的主要因素。 实验不少于10学时,应注重培养学生分析与解决变形体力学问题的初步能力，注意处理好与后续内容如弹性力学、结构力学和实验力学等之间的衔接。2.3 弹性力学包括如下12个知识单元(1)弹性力学的基本假设 （核心）(2)应力状态理论（核心）应力和一点的应力状态，与坐标倾斜的微分面上的应力，平衡微分方程，静力边界条件，转轴时应力分量的变换，主应力、应力张量不变量，最大剪应力。(3)应变状态理论（核心）位移分量和应变分量及两者的关系,物体内无限邻近两点位置的变化,转动分量,转轴时应变分量的变换,应变张量,主应变、应变张量不变量,体积应变,应变协调方程。(4)应力和应变的关系（核心）应力和应变最一般的关系，广义Hooke定律，弹性体变形过程中的功和能，各向异性弹性体，各向同性弹性体，弹性常数的测定，各向同性体应变能的表达式。(5)弹性力学问题的建立（核心）弹性力学的基本方程及其边值问题，位移解法,应力解法,弹性力学解的唯一性原理,逆解法和半逆解法,圆柱体的扭转,局部性原理,梁的纯弯曲,柱体在自重影响下的变形。(6)平面问题的直角坐标解（核心）平面应变问题和平面应力问题，应力解法把平面问题归结为双调和函数的边值问题，用多项式解平面问题，悬臂梁一端受集中力作用，悬臂梁受均匀分布荷载作用，简支梁受均匀分布荷载作用，矩形梁弯曲的三角级数解法，复变应力函数解法。(7)平面问题的极坐标解（核心）平面问题的极坐标方程，轴对称应力和对应的位移，圆筒受均匀分布压力作用，曲梁的纯弯曲，曲梁一端受径向集中力作用，具有小圆孔的平板的均匀拉伸，尖劈顶端受集中力或集中力偶作用，几个弹性半平面问题的解答。(8)柱形杆的扭转和弯曲（核心）扭转问题的位移解法，Saint Venant扭转函数，扭转问题的应力解法，Prandtl应力函数，扭转问题的薄膜比拟法，圆截面杆的扭转，带半圆形槽的圆轴的扭转，厚壁圆筒的扭转，矩形截面杆的扭转，薄壁杆的扭转，矩形杆的弯曲，椭圆截面杆的弯曲，矩形截面杆的弯曲。(9)弹性力学方程的通解及其应用（核心）基本方程的柱坐标和球坐标形式,位移矢量的Stokes分解,Lame位移势,空心圆球内外壁受均布压力作用,弹性力学的位移通解,无限体内一点受集中力作用,半无限体表面受法向集中力作用,半无限体表面受切向集中力作用,半无限体表面圆形区域内受均匀分布压力作用,两弹性体之间的接触压力,弹性力学的应力通解,回转体在匀速转动时的应力。(10)热应力（核心）热膨胀和由此产生的热应力,热应力的简单问题，热弹性力学的基本方程，位移解法，圆球体的球对称热应力，热弹性位移势的引用，圆筒的轴对称热应力，应力解法，平面热弹性力学问题的应力解法，Airy热应力函数。(11)弹性波的传播：（选修）无限弹性介质中的纵波和横波，无限弹性介质中的集散波和畸变波，表层波（Rayleigh波），弹性介质中的球面波。(12)弹性力学的变分解法（核心）弹性体的虚功原理,功的互等定理,位移变分方程,最小势能原理,用最小势能原理推导具体问题的平衡微分方程和边界条件,基于最小势能原理的近似计算方法,应力变分方程,最小余能原理,基于最小余能原理的近似计算方法。要求及说明：弹性力学研究在外来因素作用下变形体的位移、应变和应力分布规律，并分析变形体的强度和刚度。通过学习，使学生能比较牢固地掌握弹性力学的基本理论和解决问题的基本方法。它既是从事变形固体力学的研究人员及从事结构强度分析的工程技术人员必备的基础知识，又为进一步学习其它固体力学分支学科提供必要的基础知识和研究分析方法。掌握弹性力学的基本概念和基本方程的运用，包括应力状态理论、应变状态理论和弹性本构关系的主要内容；通过弹性力学平面问题（包括按直角座标求解和极座标求解）的学习，要求学生能掌握求解应力函数的各种典型方法，和对各种边界条件的处理，并能较顺利地求解常见的一些习题；掌握运用位移法，应力法求解柱形杆扭转的问题的能力；对弹性力学的空间问题，热应力以及弹性波的传播等内容有一般的了解；比较深入地掌握最小势能原理和最小余能原理的基本概念及其在近似计算中的应用能力。2.4 流体力学包括如下8个知识单元(1)流体的物理性质和流体力学基本概念（核心）连续介质假设,流体的流动性、可压缩性、热膨胀性、粘滞性,描述流体运动的两种方法:系统和控制体,质点导数与体积积分的随体导数,流体运动的几何描述,流体微团运动分析,作用于流体上的力,应力张量与变形速率张量之间的关系本构方程。(2)流体的平衡（核心）平衡流体的应力特性,流体平衡的基本方程,重力场中流体平衡,非惯性系中流体的相对平衡,均质流体作用于固体表面力。(3)流体的基本方程组（核心）连续性方程,微分形式运动方程和能量方程,初始条件和边界条件,无粘性运动方程的积分,动量和动量矩方程及应用。(4)流体的涡旋运动（核心）涡旋运动基本概念和涡量输运方程,无粘性流体的涡量输运方程及涡旋运动性质,涡旋在无粘性不可压流体中所引起的速度场,涡旋运动的产生、扩散。(5)无粘性不可压缩流体的无旋运动（核心）无粘性不可压缩流体无旋运动的速度势函数，不可压缩流体平面运动的流函数，平面定常无旋运动的复势，奇点分布法解平面势流问题，镜像法解平面势流问题。（6）粘性不可压缩流动基础（核心）粘性不可压缩流动的基本方程组，相似律，粘性流动一般性质，两平行平板间的粘性流动，无限长直圆管中的粘性流动，两同心旋转圆柱间的定常流动，湍流运动的雷诺方程，混合长理论，粘性流动的能量损失和管路计算。(7)边界层理论（核心）边界层概念和它的厚度，普朗特边界层方程，半无穷长平板的层流边界层，边界层的动量积分关系式，边界层分离和运动物体阻力。(8)气体动力学初步（核心）无粘性可压缩流动基本方程组,小扰动在可压缩流体中的传播,声速,马赫数,伯努利方程和气体动力学函数,无粘性可压缩流体定常等熵流动的伯努利方程,一维定常等熵管流,正激波（静止正激波）。要求及说明：本课程着重阐明流体力学的基本物理现象、基本概念、基本规律和方法。本课程是进一步学习流体力学专门课程的基础，又是从事工程技术工作必备的基础知识。对流体力学的基本物理现象，基本概念和基本定律有正确的理解。对具体的流动问题能正确运用基本定律和建立相应的初值边值问题。培养用解析方法求解流动问题的初步能力。2.5 振动力学包括如下6个知识单元(1)概论和建立动力学方程的基本方法。（核心）(2)单自由度体系振动（核心）固有频率、阻尼，任意荷载作用下的动力响应的计算。(3)多自由度体系振动（核心）固有频率、主振型,振型迭加法,工程减阻知识和对阻尼的处理。(4)无限自由度体系振动（核心）杆的轴向振动,杆的扭转振动,梁的横向振动.(5)结构频率和振型计算近似法（核心）能量法,矩阵迭代法,瑞雷-里兹法,伽辽金法。(6)非线性振动介绍（选修）非线性动力方程的建立,常用的分析方法和非线性振动现象。要求及说明：主要任务是研究线性系统的动力学行为，分析系统的自振特性和在确定性（或随机性）动力荷载作用下系统响应的基本理论和计算方法。要求学生掌握振动力学的基本原理和解决问题的方法。理解线性单自由度系统的动态特性和响应，熟练掌握其计算方法。掌握线性多自由度离散系统、连续系统的建模、求解和结果分析方法。较深地了解机械振动的基本理论、基本概念、基本分析方法及其在工程中的初步应用。2.6 计算力学计算固体力学（有限元法）包括如下6个知识单元(1)有限元法基本概念与力学原理（核心）有限元法介绍,结点、结点位移、结点力，单元，刚度矩阵，边界条件，刚度方程，从变分原理出发导出有限元基本计算格式。(2)平面问题及有限元分析基本过程（核心）平面应力与平面应变,位移模式、形函数、收敛准则,应变与应力计算，单元刚度矩阵及性质，等效结点力，三角形及矩形单元，整体刚度矩阵和整体载荷向量，边界条件处理的一般方法，对称性，斜向边界与结点坐标变换。(3)空间问题（核心）空间问题的四面体单元，轴对称问题的三角形截面环单元。(4)等参数单元（核心）等参数单元的概念,形函数的构造方法，平面及空间等参数单元。(5)结构性单元（核心）杆系单元的推导，平板弯曲的结点位移，矩形板单元，单元局部坐标与整体坐标，刚度矩阵与等效结点力的坐标变换，用平面应力单元和平板弯曲单元组合为平面壳单元。(6)特征值问题简介（选修）单元质量矩阵,杆和板单元的几何刚度矩阵。要求及说明：教学目的是使学生在学习了以寻求解析解为主的基本力学课程基础上,初步了解和掌握建立数值计算模型的原理和方法，培养学生在力学分析和计算等方面的能力。用数值方法解决工程实际中的结构强度、刚度问题及各种场问题。学习和掌握有限元位移法的基本原理和建立有限元计算模型的基本原则与方法。了解与各类力学问题相应的有限元单元特点及应用有限元法进行求解分析的全过程。并有初步的编程能力。掌握插值函数选取、形成求解控制方程的原则和方法。了解形函数的构造方法、形函数的性质、刚度与质量矩阵的性质、边界条件的简化及引入方法。计算流体力学（有限差分法）包括如下5个知识单元(1)有限差分方程及其基本性质（核心）差分和逼近误差，差分方程、截断误差和相容性，收敛性，稳定性，Lax等价定理。(2)差分格式介绍（核心）迎风格式和正型格式,二阶精度格式,隐式格式,多步显式格式,多维流动的差分格式。(3)不可压缩势流的差分解法（核心）定常不可压缩势流,差分格式求解,流函数的反问题差分解,非矩形网格,边界拟合坐标。(4)不可压缩粘性流体的差分解法（核心）关于数值粘性,流函数-涡量表达法的差分解,速度-压强表达法的差分解边界层问题。(5)可压缩流动的差分解法（核心）非定常无粘性流动,定常跨音速势流,特征线解法。 要求及说明：要求学生在学习了以寻求解析解为主的基本力学课程基础上,初步了解和掌握建立数值计算模型的原理和方法，培养学生在力学分析和计算等方面的能力。用数值方法解决工程实际中的问题。要求学生对计算流体力学的发展状况和应用领域有一定的了解，掌握计算流体力学的基本概念、方法和技巧，同时巩固流体力学的知识。使学生具备一定的建立流体力学数学模型的能力，并掌握用计算流体力学方法解决流体力学实际问题的思考方法和基本技能。参考课外上机时数50小时2.7 实验力学（一）电测应力分析 (1)应变计，测量电路，应变仪，记录仪，应变花布置，应变片的粘贴，温度补偿与导线电阻修正，动态应变测量，特殊条件下的应变测量。 (2)位移传感器的原理，特性和标定。 (3)误差的表示法和误差分析。 (4)实验数据的计算机采集和处理 实验内容：(1)应变片粘贴；(2)灵敏系数及横向效应；(3)多点静态应变测量；(4)传感器；的标定和使用；(5)动态应变测量；(6)信号采集和处理。（二）光测应力分析 (1)相似理论，量纲分析，定理 (2)光弹性应力分析基本原理，平面光弹应力分析与计算 (3)三维光弹，贴片光弹，散光光弹及动光弹的介绍* (4)近代光学测量方法介绍。 实验内容：(1)条纹值测定(2)平面光弹(3)近代光学测量方法演示*(4)三维光弹方法演示*（三）振动测量 (1)振动仪器介绍，对数坐标与分贝 (2)位移传感器，速度传感器，加速度传感器，力传感器的原理，特性和标定方法 (3)频率，相位，阻尼，等效刚度，等效质量的测定 (4)模态分析初步，随机振动测量初步，噪声测量初步 (5)振动在工程中的应用 实验内容：(1)传感器标定；(2)正弦振动；(3)结构动态性能测试；(4)随机振动谱分析及模态分析演示*；(5)噪声测量演示*。（四）流体力学测量技术 (1)风洞等实验设备介绍 (2)流动显示技术 (3)压力与流量测量 (4)速度与力的测量 实验内容：(1)压力计标定(2)压力测量(3)流量测量(4)压力分布测量(5)多点数据采集和处理(6)流动显示演示(7)测速及测力演示*。要求及说明：课程内容围绕各种力学参数的测量及实验结果的分析，包括基本原理、方法、实验系统和操作。通过本课程的学习，培养学生的实验能力，使学生具有初步制订试验方案，选择合适的实验方法，及正确地分析和处理实验结果的能力，为学生打下用实验手段解决力学和工程实际问题的基础，掌握实验力学的基本理论。掌握用于力学量测量的基本元件和仪器的结构、原理和使用方法，能够正确选择实验方案和操作。 能对实验结果进行正确的处理和分析。具有初步的实验组织工作能力。对现代的先进测试技术有概括的了解。 本课程包括讲课与实验，全部实验学时应占一半以上。鉴于本课内容的特点，可分为几门独立的课，或将其中某一部分与理论课结合。3工程力学专业的课程体系(加 者为建议选修内容，可以按需求加其他选修内容)通识教育课程人文社会科学： 政治理论类、思想道德修养、法律基础、军事理论； 法制安全教育、 健康教育、 人文类、 艺术类。外语： 大学英（外）语； 高级英（外）语课程计算机及其应用： FORTRAN语言、计算机概论、微机原理、 C语言、 计算机硬件技术基础、 计算机软件技术基础经济管理： 管理概论、 环境保护与可持续发展体育：专业教育课程数理基础：数学： 高等数学、线性代数、数理方程、计算方法； 复变函数、 积分变换、 特殊函数、 离散数学、 概率论 数理统计、 张量分析物理：大学物理、物理实验学科基础： 理论力学、材料力学；学科专业： 弹性力学、流体力学、振动力学、计算力学、实验力学；工程技术基础：工程图学与计算机图学、电工电子类； 工程设计类、 工程材料实践训练：金工实习、专业实习、毕业论文（设计）； 课程设计。综合教育课程 公益劳动、军事训练、学术活动 社会调查、 科技活动、 文艺活动、 体育活动工程力学专业的主干课程、选修课程以及最少学时要求。课堂教学与课外自习时间为11.5。主干课程：理论力学 5学分 80学时材料力学（含材力实验） 4.5学分 72学时弹性力学 5学分 80学时流体力学 5学分 80学时振动力学 3学分 48学时计算力学：（固体、流体选一） 3学分 48学时实验力学 包括：实验应力分析 4学分 64学时流体力学测量技术 2学分 32学时振动测量 2学分 32学时合计 33.5学分选修课程： 42学分 128学时学科(专业)概论学科前沿讲座其他特色课程：结构力学，塑性力学，断裂力学，复合材料力学,环境流体力学，渗流力学,分析力学，随机振动，振动模态分析,边界元法，结构软件，大型工程分析软件及应用，流体工程软件等。专业教育最少讲授及实验时间数理基础： 20+8学分 320128学时学科基础及学科专业： 33.5学分 536学时专业选修： 8学分 128学时工程技术基础： 8学分 128学时实践环节： 18周合计： 95.5学分4实践教学内容及体系公益劳动 1周军事训练 4周社会实践 1周工程结构分析软件应用实习 4周金工实习 24周专业(生产)实习 24周毕业论文（设计） 12周四、本专业的教学条件教学条件按每年招30名学生计算，所列数字均为最低要求。其中基本师资力量是指从事力学基础及力学专业课程教学的师资，且不含非力学专业的全校力学公共课所需的教师和教学辅助人员。1. 基本师资力量具有年龄和知识结构合理、相对稳定、水平较高的师资队伍，有学术造诣较高的学科带头人。教授:副教授:讲师及助教=1:2:1.5（其中助教可以由研究生担任），建议的人员结构大致为：教师：教授3人，副教授6人，讲师及助教5人，共计14人。实验员：3人。2. 基本教材力学基础及专业主干课程的基本教材有理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、振动力学、计算力学和实验力学等。以上教材的选用应符合专业规范对专业知识体系的基本要求。基础课程的教材应为正式出版教材，专业课程至少应有符合专业规范要求的讲义。3. 基本图书资料在公共图书馆中应该有一定数量的与力学专业相关的中外文图书、期刊或检索工具等相关资料；应有一定数量的与七门力学基础及主干专业课相应的外文教材和图书。建议力学类图书和期刊不少于：外文图书200册，中文图书500册， 外文期刊5种，中文期刊15种。4. 基本实验条件必须具备开设力学基础实验及力学专业实验的基本实验条件。建议开设的基本实验有：1）材料力学等基础力学实验，2）实验流体力学、实验固体力学及振动等专业实验。各校可根据自己的专业特点和具体情况，有所侧重地开设力学基础实验及力学专业实验，或增加有关实验。实验室面积应该不少于300平方米；应该具备开设上述基本实验的仪器及设备。5. 实习条件（基地）应建有相对稳定的一个以上的实习基地，用于力学专业本科生的实习，并能够提供一定的实习内容。各校可以根据本校的办学特色，采用多种途径，在校内外建设实习基地。6. 应具备的相关学科应具有一定的数学、物理等相关基础学科或一定的相关的工程学科，如机械、土木与水利、能源与动力、材料、航空航天、核工程、船舶与海洋等。建议至少应具备2个以上的相关学科科。7. 基本教学经费应有日常的教学维持经费(不包括固定仪器、设备的投资)的投入，以确保正常教学所需要的开支。建议正常的教学维持经费应不低于每生每年500元。【唯美句子】 走累的时候，我就到升国旗哪里的一角台阶坐下，双手抚膝，再闭眼，让心灵受到阳光的洗涤。懒洋洋的幸福。顶 3 收藏 2【唯美句子】 一个人踮着脚尖，在窄窄的跑道白线上走，走到很远的地方又走回来。阳光很好，温暖，柔和。漫天的安静。顶 7 收藏 7【唯美句子】 清风飘然，秋水缓淌。一丝云起，一片叶落，剔透生命的空灵。轻轻用手触摸，就点碎了河面的脸。落叶舞步婀娜不肯去，是眷恋，是装点？瞬间回眸，点亮了生命精彩。顶 11 收藏 9【唯美句子】 几只从南方归来的燕子，轻盈的飞来飞去，“几处早莺争暖树，谁家新燕啄春泥，”其乐融融的山林气息，与世无争的世外桃源，让人心旷神怡。顶 0 收藏 2【唯美句子】 流年清浅，岁月轮转，或许是冬天太过漫长，当一夜春风吹开万里柳时，心情也似乎开朗了许多，在一个风轻云淡的早晨，踏着初春的阳光，漫步在碧柳垂青的小河边，看小河的流水因为解开了冰冻而欢快的流淌， 清澈见底的的河水，可以数得清河底的鹅软石，偶尔掠过水面的水鸟，让小河荡起一层层的涟漪。河岸换上绿色的新装，刚刚睡醒的各种各样的花花草草，悄悄的露出了嫩芽，这儿一丛，那儿一簇，好像是交头接耳的议论着些什么，又好象是在偷偷地说着悄悄话。顶 3 收藏 4【唯美句子】 喜欢海子写的面朝大海春暖花开，不仅仅是因为我喜欢看海，还喜欢诗人笔下的意境，每当夜深人静时，放一曲纯音乐，品一盏茶，在脑海中搜寻诗中的恬淡闲适。在春暖花开时，身着一身素衣，站在清风拂柳，蝶舞翩跹的百花丛中，轻吹一叶竖笛，放眼碧波万里，海鸥，沙滩，还有扬帆在落日下的古船，在心旷神怡中，做一帘红尘的幽梦。顶 0 收藏 2【唯美句子】 繁华如三千东流水，你只在乎闲云野鹤般的采菊东篱、身心自由，置身置灵魂于旷野，高声吟唱着属于自己的歌，悠悠然永远地成为一个真真正正的淡泊名利、鄙弃功名利禄的隐者。顶 1 收藏 3【唯美句子】 世俗名利和青山绿水之间，你选择了淡泊明志，持竿垂钓碧泉绿潭；权力富贵和草舍茅庐之间，你选择了宁静致远，晓梦翩跹姹紫嫣红。顶 2 收藏 3【唯美句子】 那是一株清香的无名花，我看到了它在春风夏雨中风姿绰约的模样，可突如其来的秋雨，无情的打落了它美丽的花瓣，看着它在空谷中独自凋零，我莫名其妙的心痛，像针椎一样的痛。