《工程力学B(1)》课程教学大纲

1、工程力学B课程教学大纲课程英文名称：Engineering Mechanics B课程编号：133992280课程类别：学科基础课课程性质：必修课学 分： 3.0学 时：48（其中：讲课学时：48 实验学时：0 上机学时:0 ）适用专业： 环境工程开课部门： 环境与资源学院一、课程教学目的和课程性质工程力学B是为环境工程专业本科生开设的必修课，也是环境工程专业的学科基础课之一。通过本课程的学习，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，能够正确绘制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

2、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。培养学生应用工程力学的理论和方法，分析、解决工程实际中的力学问题的能力，从而为学习后继课程和工程设计打下坚实的基础。二、本课程与相关课程的关系本课程的先修课程主要有高等数学、大学物理等，后续课程主要有流体力学与流体机械。三、课程的主要内容及基本要求第一单元 课程概论（2学时）知 识 点工程力学与工程的关系；工程力学的主要内容；工程力学的两种分析模型；静力学和材料力学两种不同的理论分析方法；工程力学的实验分析方法；工程力学的计算机分析方法。重 点失效的类型；强度失效、刚度失效、稳定失效的定义；强度、刚度和稳定性的定义；变形体和刚体的

3、定义；构件的分类；杆、板、壳和块体的定义；静力学的分析方法；材料力学的分析方法。难 点工程力学的实验分析方法；工程力学的计算机分析方法。基本要求1、识 记：强度失效、刚度失效、稳定失效的定义；强度、刚度和稳定性的定义；变形体和刚体的定义。2、领 会：工程力学与工程的关系；工程力学的两种分析模型；工程力学的实验分析方法；工程设计所包含的工作内容；工程力学的研究对象。3、简单应用：要求学生理论联系实际，认真体会和理解工程力学如何在具体工程中的应用。4、综合应用：要求学生学习后能运用工程力学的分析方法分析工程问题。第二单元 静力学基础（4学时）知 识 点力与力矩；力偶及其性质；约束与约束力；平衡；受

4、力分析方法与过程；受力图。重 点约束的类型；约束力；二力平衡；加减平衡力系原理；受力图。难 点力偶系的合成；约束力分析；受力图绘制；二力构件判断。基本要求1、识 记：力；荷载集度；力矩；平衡；力偶；约束；约束力；平衡；自由体；非自由体。2、领 会：二力平衡原理；合力矩定理；力偶的性质；加减平衡力系原理；力的平行四边形原理；三力汇交定理；作用力与反作用力原理；刚化原理；约束的类型。3、简单应用：要求学生学习后能分析和识别不同的约束类型。4、综合应用：要求学生学习后能对物体的受力情况进行分析；能绘制各构件的受力图。第三单元 力系的简化（4学时）知 识 点力系的主矢与主矩；等效力系；简化的概念；力向

5、一点平移定理；平面汇交力系的简化；平面力偶系的简化；平面力系的简化结果；固定端约束的约束力。重 点力向一点平移定理；平面汇交力系的简化；平面力偶系的简化；固定端约束的约束力。难 点平面汇交力系的简化；平面力偶系的简化；固定端约束的约束力。基本要求1、识 记：主矢；主矩；平面力系；空间力系；等效力系；力系的简化；简化中心。2、领 会：力向一点平移定理；平面汇交力系的合成结果；平面力偶系的合成结果。3、简单应用：力向一点平移；固定端约束的约束力分析。4、综合应用：平面汇交力系的简化；平面力偶系的简化。第四单元 静力学平衡问题（4学时）知 识 点平面力系的平衡条件；平衡方程；空间力系的平衡问题；静定

6、与静不定问题的概念；刚体系统的平衡；平面简单桁架的内力分析。重 点平衡方程；刚体系统的平衡；平面简单桁架的内力分析。难 点空间力系的简化；空间力系的平衡条件；刚体系统的平衡。基本要求1、识 记：平衡条件；静定问题；静定结构；静不定问题；超静定结构；桁架；外力；内力。2、领 会：平衡方程；投影方程；力矩方程；平面一般力系的平衡条件；平面汇交力系的平衡条件；平面平行力系的平衡条件；平面力偶系的平衡条件；空间力系的平衡条件；整体平衡与局部平衡；桁架的特点。3、简单应用：平面一般力系的平衡条件；平面汇交力系的平衡条件；平面平行力系的平衡条件；平面力偶系的平衡条件；空间力系的平衡条件。4、综合应用：平衡

7、方程；整体平衡与局部平衡；平面简单桁架的内力分析。第五单元 材料力学的基本概念（2学时）知 识 点材料力学的基本假设；弹性杆件的外力与内力；弹性体受力与变形特点；杆件横截面上的应力；正应变与切应变；线弹性材料的应力-应变关系；杆件受力与变形的基本形式。重 点材料力学的任务；材料力学的基本假设；弹性杆件的内力分析方法；正应力与切应力的定义；正应变与切应变；线弹性材料的应力-应变关系；杆件受力与变形的基本形式。难 点弹性杆件的内力分析方法；弹性体受力与变形特点；正应力与切应力的定义；正应变与切应变；组合受力与变形。基本要求1、识 记：材料力学；弹性变形；应力分析；轴力；剪力；扭矩；弯矩；集度；正应

8、力；切应力；正应变；切应变；杆；柱；轴；梁。2、领 会：均匀连续性假定；各向同性假定；小变形假定；弹性体受力与变形特点；胡克定律；拉伸与压缩；剪切；扭转；弯曲；纯弯曲；横向弯曲；组合受力与变形。3、简单应用：内力与内力分量的确定；正应力与切应力；正应变与切应变。4、综合应用：截面法；应力与内力分量之间的关系；线弹性材料的应力-应变关系。第六单元 轴向拉伸与压缩（6学时）知 识 点轴力与轴力图；拉压杆件的应力与变形；拉压杆件的强度计算；拉伸与压缩时材料的力学性能；拉伸与压缩的静不定问题。重 点轴力与轴力图；拉压杆件的应力计算；拉压杆件的强度计算；拉压杆件的变形分析；韧性材料的应力-应变曲线；脆性

9、材料拉压时的力学性能；静不定问题分析。难 点 拉压杆件的应力计算；拉压杆件的强度计算；拉压杆件的变形分析；静不定问题分析。基本要求1、识 记：绝对变形；弹性模量；相对变形；横向变形；泊松比；许用荷载；许用应力；比例极限；弹性极限；屈服；屈服强度；强度极限；颈缩。2、领 会：强度条件；材料拉伸时的应力-应变曲线；材料拉伸、压缩时的力学性能；强度失效；应力集中；圣维南原理。3、简单应用：轴力计算；轴力图；应力计算。4、综合应用：拉压杆件的强度计算；拉压杆件的变形分析；拉压杆件的静不定问题分析。第七单元 圆轴扭转（4学时）知 识 点工程上传递功率的圆轴及其扭转变形；扭矩与扭矩图；切应力互等定理；圆轴

10、扭转时的切应力分析；圆轴扭转时的强度计算；圆轴扭转时的刚度计算。重 点扭矩与扭矩图；圆轴扭转时的切应力分析；圆轴扭转时的强度计算；圆轴扭转时的刚度计算。难 点 圆轴扭转时的切应力分析；圆轴扭转时的强度计算；圆轴扭转时的刚度计算。基本要求1、识 记：扭矩图；相对扭转角；扭转刚度；扭转截面系数。2、领 会：扭转的受力与变形特点；扭矩的正负号规则；切应力互等定理；剪切胡克定律；圆轴扭转应力-应变曲线。3、简单应用：外加扭转力偶矩与功率、转速之间的关系；扭矩计算；扭矩图；圆轴扭转时的切应力分析。4、综合应用：圆轴扭转时的强度计算；圆轴扭转时的刚度计算。第八单元 弯曲强度（6学时）知 识 点工程中的弯曲

11、构件；剪力方程与弯矩方程；剪力图与弯矩图；剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系及其应用；按叠加原理作弯矩图；与应力分析相关的截面图形几何量；平面弯曲时梁横截面上的正应力；梁的正应力强度计算；梁横截面上的切应力；梁的切应力强度计算；剪切与挤压假定计算；提高梁强度的措施。重 点剪力方程与弯矩方程；剪力图与弯矩图；平面弯曲时梁横截面上的正应力；梁的正应力强度计算。难 点剪力图与弯矩图；剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系及其应用；与应力分析相关的截面图形几何量；梁的正应力强度计算；梁横截面上的切应力；梁的切应力强度计算。基本要求1、识 记：剪力图；弯矩图；静矩；惯性矩；极惯性矩；惯性积；惯性半径；主轴；主惯

12、性矩；形心主轴；形心主惯性矩；平面弯曲；主轴平面；纯弯曲；横向弯曲；中性层；中性轴；弯曲截面系数；弯曲刚度。2、领 会：剪力与弯矩的正负号规则；剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系；惯性矩与惯性积的移轴定理；惯性矩与惯性积的转轴定理；平面假定；梁的失效判据；梁的弯曲强度条件。3、简单应用：截面法确定指定截面上的剪力和弯矩；剪力方程；弯矩方程；剪力图；弯矩图；平面弯曲正应力公式；梁横截面上的切应力。4、综合应用：剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系及其应用；按叠加原理作弯矩图；梁的正应力强度计算；梁的切应力强度计算；剪切与挤压假定计算；梁的合理设计。第九单元 弯曲刚度（4学时）知 识 点弯曲变形与位移的

13、基本概念；小挠度微分方程及其积分；工程中的叠加法；简单的静不定梁；弯曲刚度计算；提高梁刚度的途径。重 点小挠度微分方程及其积分；工程中的叠加法；弯曲刚度计算。难 点小挠度微分方程及其积分；挠度与转角的叠加法计算；简单的静不定梁分析；弯曲刚度计算。基本要求1、识 记：挠度；转角；轴向位移；挠度方程；转角方程。2、领 会：小挠度曲线微分方程；挠曲线微分方程的约束条件和连续条件；叠加法求梁的位移；简单静不定梁的求解；弯曲刚度条件；提高梁刚度的途径。3、简单应用：小挠度曲线微分方程；挠曲线微分方程的约束条件和连续条件。4、综合应用：叠加法求梁的位移；简单静不定梁的求解；弯曲刚度计算。第十单元 应力状态

14、与强度理论（6学时）知 识 点应力状态的基本概念；平面应力状态中任意方向面上的应力分析；应力状态中的主应力与最大切应力；分析应力状态的应力圆方法；三向应力状态下的最大应力；一般应力状态下的应力-应变关系；应变能密度；一般应力状态下的强度理论。重 点应力状态中的主应力与最大切应力；一般应力状态下的强度理论。难 点平面应力状态中任意方向面上的应力分析；应力状态中的主应力与最大切应力；三向应力状态下的最大应力；畸变能密度。基本要求1、识 记：应力状态；平面应力状态；单向应力状态；纯切应力状态；主平面；主应力；主方向；应变能；应变能密度；体积改变能密度；畸变能密度；应力强度。2、领 会：方向角与应力分

15、量的正负号规则；平面应力状态中任意方向面上的应力分析；平面应力状态的三个主应力；面内最大切应力与一点处最大切应力；应力圆方程；应力圆的画法；广义胡克定律；第一强度理论；第二强度理论；第三强度理论；第四强度理论。3、简单应用：平面应力状态中任意方向面上的应力分析；平面应力状态的三个主应力；面内最大切应力与一点处最大切应力。4、综合应用：应力圆的应用；广义胡克定律；第一强度理论；第二强度理论；第三强度理论；第四强度理论。第十一单元 组合受力与变形杆件的强度计算（4学时）知 识 点斜弯曲；拉伸（压缩）与弯曲的组合；弯曲与扭转的组合；薄壁容器强度设计。重 点斜弯曲；拉伸（压缩）与弯曲的组合。难 点组合

16、受力杆件的受力分析与强度条件。基本要求1、识 记：斜弯曲；环向应力；纵向应力。2、领 会：产生斜弯曲的加载条件；斜弯曲最大正应力与强度条件；拉伸（压缩）与弯曲组合的强度条件；弯曲与扭转组合的危险点及其应力状态；弯曲与扭转组合强度条件与设计公式；薄壁容器强度设计。3、简单应用：组合受力构件的内力分析。4、综合应用：斜弯曲的强度计算；拉伸（压缩）与弯曲组合的强度计算；弯曲与扭转组合的强度计算；薄壁容器强度设计。第十二单元 压杆的稳定性问题（2学时）知 识 点压杆稳定性的基本概念；细长压杆的临界荷载欧拉临界力；长细比的概念；三类不同压杆的判断；压杆稳定性计算。重 点三类不同压杆的判断；压杆稳定性计算

17、。难 点压杆稳定性计算。基本要求1、识 记：稳定性失效；临界平衡状态；长细比；细长杆；中长杆；短粗杆；安全因数法；稳定系数法。2、领 会：弹性平衡稳定性的静力学准则；三种类型压杆的不同临界状态；屈曲模态；欧拉公式；三类压杆的临界应力公式；稳定性计算的内容；稳定性计算准则；影响压杆承载力的因素；提高压杆承载力的主要途径。3、简单应用：弹性平衡稳定性的静力学准则；欧拉公式；三类压杆的临界应力公式。4、综合应用：压杆的稳定性计算；提高压杆承载力的主要途径。学时分配 知识单元理论学时课程概论2静力学基础4力系的简化4静力学平衡问题4材料力学的基本概念2轴向拉伸与压缩6圆轴扭转4弯曲强度6弯曲刚度4应力

18、状态与强度理论6组合受力与变形杆件的强度计算4压杆的稳定性问题2合计48四、教学方法与手段1、坚持理论联系实际的教学方法，理论讲解过程中尽可能和工程实践相结合，努力降低学生接受知识的难度，在讲解基础理论的同时培养学生运用所学知识分析解决问题的能力。2、坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重点和难点，积极应用多媒体教学技术，尽可能把抽象的理论转化为具体的图像，使复杂的理论变得简单、直观，力求化难为易，努力提高学生的学习兴趣。3、注重应用启发式教学、开展课堂讨论等教学方法，引导学生积极思考问题、分析问题，拓展学生的思维。4、注重课后练习，大力培养学生动脑、动手、独立解决问题的能

19、力。五、考核要求、方式与成绩评定考核要求：1、理解和掌握工程力学的主要内容、静力学的基本概念及原理、约束的类型及约束力的画法；掌握和运用物体的受力分析及受力图的绘制方法。2、理解和掌握力系等效与简化的相关概念、力向一点平移定理、平面力系简化的相关知识，理解和运用固定端约束的相关知识。3、理解和运用平面力系的平衡条件和平衡方程、简单的空间力系平衡问题、刚体系统平衡的相关知识、平面简单桁架的内力分析。4、理解和掌握材料力学的任务和基本假设，材料力学中内力、应力、应变及变形的基本概念，能够灵活运用截面法和胡克定律。5、理解和掌握轴力与轴力图的相关知识、拉压杆件的应力与变形的相关知识，能够进行拉压杆件的强度计算、变形分析，掌握拉伸与压缩时材料的力学性能，能够进行拉压杆件的静不定问题分析。6、理解和掌握扭转的受力与变形特点、扭矩与扭矩图的相关知识、切应力互等定理与圆轴扭转时的切应力分析，掌握圆轴扭转时的强度、刚度计算方法。7、理解和掌握剪力方程与弯矩方程；掌握剪力图与弯矩图的绘制；理解和掌握剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系；掌握与应力分析相关的截面图形几何量的计算，平面弯曲时梁横截面上的正应力、切应力的计算，梁的强度计算以及剪切与挤压假定计算。8、理解弯曲变形与