《工程力学》教学大纲

1、工程力学教学大纲一、课程及教师基本信息课程名称（中/英文）工程力学ENGINEERING MECHANICS课程编号21016169学分2课程性质专业选修授课对象环境学院环境工程本科生先修课程要求高等数学，高等代数，高等物理，机械制图任课教师信息姓名白若阳职称副教授办公时间及地点 周一至周五 北京理工大学宇航大楼426办公电话、邮箱地址ruoyangbai助教信息姓名助教办公（答疑或辅导）时间邮箱地址课程教学目标培养学生全面掌握工程力学的基本理论、基本原理和基本方法，使学生能分析和解决简单的工程实际问题，鼓励学生应用创新性思维分析和解决较难的工程力学问题。课程简介工

2、程力学是一门研究物体机械运动以及构件承载能力的课程。它是近代工程技术的重要理论基础之一，也是工科类专业必修的一门专业基础课，为工科类的后续课程提供必需的力学基础，同时也担负着培养学生分析解决简单工程力学问题能力的任务。本课程包括理论力学（静力学）和材料力学（强度、刚度和稳定性等内容）的有关内容。本课程教学内容的安排和讲授以必需、够用为度，侧重于应用能力的培养。考核方式平时考核（ 50%）考核类型课程作业课堂表现期中考试占总考核比例（ %）70300期末考核（50 %）闭卷考试学习要求1. 深刻理解本门课程的基本知识、基本概念和基本理论，掌握由此导出的重要力学定理和计算公式，了解处理简单工程力学

3、问题的思路和方法；2. 能对简单的结构及构件进行静力学分析和计算；3. 能对简单的受力构件进行初步的强度、刚度和稳定性分析及承载能力计算。注1：平时考核（ %）课程作业（ %）+研讨交流（ %）+期中考核（ %）； 2：平时考核应占总成绩的40-70%。二、教学进度及基本内容教学进度安排教学周章节名称讲授内容及掌握程度研究学习要求学习内容学习时间（小时）第1周第1章 绪论 1.1工程力学的任务 1.2工程力学中常见的几种力学模型 1.3变形固体的基本假设 1.4工程力学的适用范围 1.5工程力学的性质及分析方法 1.6工程力学课程的学习方法 1.7课程的学时安排及具体要求 1.8教材及参考书。

4、工程力学研究的对象及其任务（了解）；工程力学研究问题的基本方法（了解）；材料力学中对变形固体的基本假设及其意义（领会）；学习工程力学课程的基本要求（了解）。授课1第1周第2章 基本知识及物体的受力分析 2.1力及力系、平衡的基本概念 2.2基本公理及其推论静力学的基本概念（深刻理解）；静力学的五个公理及其两个推论（深刻理解）；授课、复习、作业1第1周2.3约束和约束反力 2.4物体的受力分析和受力图。约束及其约束的基本类型（熟练掌握）； 取分离体进行受力分析画受力图（熟练掌握）。授课、复习、作业2第2周第3章 力系的简化 3.1力的投影与分解 3.2力矩（力对点的矩和力对轴的矩） 3.3力偶及

5、其性质 3.4力的平移定理及其逆定理 3.5一般力系的简化。力在轴上的投影与力在平面上的投影（熟练掌握）；力的分解及其分量（熟练掌握）；力在直角坐标轴上的投影及其分解的分量（熟练掌握）；力对点之矩与力对轴之矩（熟练掌握深刻领会并应用）；在直角坐标系中力对点的矩与力对轴的矩之间的关系力矩关系定理（熟练掌握）；力偶及其力偶矩、力偶的作用效应、力偶的性质、力偶的等效定理（深刻领会并应用）；力的平移定理及其逆定理（深刻理解）；力系的主矢和力系对某点的主矩（深刻理解）；力系对不同的两点的主矩关系（领会并应用）；一般力系向某点简化（深刻理解）；空间一般力系简化的最简单结果分析（领会并应用）；合力定理及合力

6、矩定理（领会并应用）；同向线分布载荷的合力大小及其作用位置（领会并应用）。授课、复习、作业2第2周第4章 力系的平衡 4.1力系的平衡条件及力系的平衡方程 4.2力系平衡方程应用举例 4.3物体系统的平衡 4.4桁架。空间力系的平衡条件及其平衡方程（领会并应用）；平面力系的平衡方程（深刻领会并应用）；单个刚体平衡问题的应用举例（深刻领会并应用）；物体系统的平衡问题（深刻领会并应用）；静定结构与超静定结构的判别（了解掌握）；求解物系的平衡问题的一般思路（深刻领会并应用）；物体系统的平衡问题举例（深刻领会并应用）；桁架的概念及其力学模型（理解）；求解平面桁架内力的两种方法节点法和截面法（熟练掌握并

7、应用）。授课、复习、作业2第3周第5章 杆件的内力分析及内力图 5.1内力的概念及其分类和截面法 5.2轴力与轴力图 5.3扭矩与扭矩图 杆件的基本变形轴向拉压、剪切、扭转、弯曲；内力的概念及其分类轴力、剪力、扭矩、弯矩（深刻理解）；用截面法求内力的步骤（深刻领会并应用）；轴力、扭矩、剪力、弯矩的符号规定及其内力方程和内力图（深刻领会）； 授课、复习、作业2第3周5.4梁的内力（剪力、弯矩）及其内力方程和剪力图与弯矩图。梁的平面弯曲变形及其内力剪力和弯矩（理解）；梁的剪力、弯矩的符号规定及其方程（深刻领会并应用）；利用梁的弯矩、剪力与载荷集度之间的微分关系绘制剪力图和弯矩图（深刻领会并应用）；

8、利用对称性和反对称性及叠加原理绘制平面杆系结构内力图（领会并应用）；绘制平面刚架的内力图（领会并应用）；平面曲杆内力方程及其内力图绘制（领会并应用）。授课、复习、作业1第3周第6章 平面图形的几何性质 6.1形心与静矩 6.2惯性矩、惯性积和极惯性矩 6.3惯性矩和惯性积的平行移轴公式、主轴和主惯性矩 6.4回转半径（惯性半径）。静矩与形心的概念及其关系；组合图形的静矩与形心；惯性矩；惯性积；极惯性矩；组合图形的惯性矩和惯性积；惯性矩和惯性积的平行移轴公式；惯性矩的转轴公式；主惯性轴（主轴）和主惯性矩；形心主惯性轴和形心主惯性矩；形心主惯性平面；回转半径（惯性半径）。（本章所有内容均属理解、熟

9、记公式并能应用即可）。授课、复习、作业1第4周第7章 应力及强度计算 7.1应力及应变的基本概念 7.2轴向拉压杆件横截面和斜截面上的应力 7.3材料的拉伸与压缩的力学性能 7.4轴向拉压杆件的强度计算 7.5连接件的实用计算 7.6圆轴扭转的应力及强度计算 7.7梁的应力及强度计算。正应力、切应力、正应变、切应变及其符号规定（领会）；轴向拉压的平面假设（理解）；轴向拉压在横截面和斜截面上的应力及其公式（深刻领会并应用）；圣维南原理（了解）；应力集中及其相关因素（了解）；材料的力学性能（理解）；低碳钢和铸铁的拉伸与压缩的力学性能（深刻领会）；描述材料塑性的指标：延伸率和截面收缩率（领会）；其他

10、材料的应力-应变曲线（理解）；强度准则：极限应力、安全因数、许用应力（深刻领会）；轴向拉压的强度计算（深刻领会并应用）；连接件的剪切强度实用计算与挤压强度实用计算（深刻领会并应用）；圆轴扭转及其平面假定（理解）；圆轴扭转时的变形几何关系、物理关系即剪切胡克定律、力系等效关系（理解）；圆轴扭转的纯剪切应力状态（深刻领会）；扭转角与单位长度的扭转角（深刻领会）；圆轴扭转时横截面上的切应力计算公式（深刻领会并应用）；扭转截面系数（深刻领会并应用）；切应力互等定理（深刻领会并应用）；材料扭转时的力学性能 （扭转试验）（了解）；圆轴扭转的强度准则及强度条件及其强度计算（深刻领会并应用）；纯弯曲与剪切弯曲

11、（领会）；梁的纯弯曲变形及其假设（理解）；中性层与中性轴（深刻领会）；梁纯弯曲的变形几何关系、物理关系、力系等效关系（理解）；梁纯弯曲变形与截面弯矩的关系（深刻领会并应用）；梁的弯曲刚度（理解）；梁纯弯曲的正应力公式（深刻领会并应用）；弯曲截面系数（深刻理解）；剪切弯曲的正应力（深刻领会并应用）；梁的切应力（深刻领会并应用）；矩形、工字形、圆形和圆环形截面梁的剪切弯曲变形的正应力与切应力及其切应变分析（领会）；梁的强度计算（深刻领会并应用）；提高梁弯曲强度的主要措施（领会）；弯曲中心的概念（了解）。授课、复习、作业4第5周第8章 变形及刚度计算 8.1轴向拉压杆件的变形 8.2圆轴扭转的变形和

12、刚度计算 8.3梁的变形及刚度计算 8.4简单超静定问题。轴向线变形（深刻领会并应用）；轴向线应变（深刻领会并应用）；横向线应变及泊松比（领会）；圆轴扭转时的变形（深刻领会并应用）；圆轴扭转的刚度计算（深刻领会并应用）；梁弯曲变形的挠曲线（理解）；梁弯曲变形的挠度与转角（理解）；梁弯曲变形的挠曲线近似微分方程（领会）；用积分法求梁的变形（梁弯曲变形的挠度与转角的微分关系）（深刻领会）；梁弯曲变形的边界条件及变形连续条件（深刻领会）；用叠加法求梁的变形（载荷叠加法与逐段刚化法）（深刻领会）；梁的刚度计算（深刻领会）；超静定问题的概念（理解）；多余约束（理解）；超静定次数（理解）；基本静定系（理解

13、）；变形协调条件（深刻领会）；求解简单超静定问题的一般方法（深刻领会并应用）。授课、复习、作业4第6周第9章 应力状态及强度理论 9.1应力状态的概念 9.2平面应力状态分析 9.3空间应力状态下的最大应力 9.4广义胡克定律 9.5强度理论。应力状态（理解）；应力状态分析（理解）；单元体（理解）；应力主平面（主平面）（深刻领会）；应力主方向（主方向）（深刻领会）；主单元体（领会）；单向应力状态（深刻领会）；平面应力状态（二向应力状态）（深刻领会并应用）；三向应力状态（理解）；复杂应力状态（理解）；方位角与应力分量的正负号规定（领会）；平面应力状态下任意斜截面上的应力（深刻领会并应用）；平面应

14、力状态下的主应力及其主方向（深刻领会并应用）；平面应力状态下极值切应力及其方位角（深刻领会并应用）；空间（三向）应力状态下的最大应力及最大切应力（深刻领会）；广义胡克定律（深刻领会并应用）；平面应力状态下的应变分析（领会）；各向同性材料的三个材料常数的关系（熟练掌握并应用）；强度理论的概念（理解）；材料破坏的主要形式：塑性破坏和脆性断裂（理解）；常用的四个强度理论：第一强度理论最大拉应力理论、第二强度理论最拉应变理论；第三强度理论最大切应力理论；第四强度理论最大畸变能强度理论（深刻领会并应用）；四个强度理论的相当应力（熟练掌握并应用）。授课、复习、作业4第7周第10章 组合变形 10.1概述

15、10.2斜弯曲（双向弯曲） 10.3拉伸（压缩）与弯曲的组合变形 10.4偏心拉伸（压缩）和截面核心 10.5弯曲与扭转的组合变形。组合变形的概念（理解）；组合变形的求解方法（理解）；斜弯曲（双向弯曲）的概念（理解）；斜弯曲的内力计算（理解）；斜弯曲的横截面上任意点的应力（理解）；斜弯曲的中性轴位置的确定（理解）；斜弯曲梁的强度计算（领会）；拉伸（压缩）与弯曲的组合变形的概念（理解）；拉伸（压缩）与弯曲组合变形的正应力及其强度条件（深刻领会并应用）；偏心拉伸（压缩）（深刻领会）；偏心拉伸（压缩）的正应力公式（领会）；偏心拉伸（压缩）时横截面上的中性轴的确定（了解）；偏心拉伸（压缩）的强度条件（

16、领会）；截面核心（了解）；弯曲与扭转组合变形的概念（理解）；弯曲与扭转组合变形的内力及应力分析（深刻领会）；弯曲与扭转组合变形的强度计算（熟练掌握并应用）。授课、复习、作业4第8周第11章压杆稳定 11.1压杆稳定的概念 11.2两端铰支细长压杆的临界力 11.3杆端约束的影响 11.4临界应力及其临界应力曲线 11.5压杆的稳定性计算 11.6提高压杆稳定性的措施。稳定与不稳定的概念（理解）；临界平衡（中性平衡）（理解）；临界力（临界载荷）（深刻领会）；稳定性（领会）；失稳与屈曲（理解）；分叉点（理解）；分叉点载荷（理解）；分叉点失稳（理解）；极值点失稳（了解）；两端铰支细长压杆的临界力（推

17、导欧拉公式）（深刻领会）；压杆端约束的影响（压杆的长度因数）（深刻领会并应用）；压杆的柔度（长细比）（深刻领会并应用）；弹性屈曲与非弹性屈曲（了解）；临界应力曲线（临界应力总图）（领会）；压杆的三种类型：大柔度压杆、中柔度压杆和小柔度压杆（深刻领会并应用）；压杆临界应力的直线经验公式（识记）；压杆临界应力的抛物线经验公式（了解）；压杆的稳定性条件（领会）；压杆的稳定性计算：安全因数法和稳定系数法（熟练掌握并应用）；提高压杆稳定性的措施（理解）。授课、复习、作业4第9周期末总结闭卷考试学生独立思考诚信答题2注：1. 掌握程度指学生应掌握教师讲授内容的程度，分为“熟练掌握、熟悉、了解”等；2. 学习内容包括课前阅读、课程作业、课后复习、文献综述、课下实验、