《弹性力学》课程简介和教学大纲

《弹性力学》课程简介课程编号：04034010课程名称：弹性力学/TheoryofElasticity学分：2学时：32（课内实验(践)：0上机：0课外实践：0）适用专业：土木工程建议修读学期：6开课单位：土木工程系课程负责人：先修课程：高等数学，材料力学考核方式与成绩评定标准：考核方式：闭卷考试成绩评定：总成绩＝平时成绩(30%)+期末成绩(70%)教材与主要参考书目：教材：徐芝纶，弹性力学简明教程（第4版），高等教育出版社，2013参考教材：【1】徐芝纶，弹性力学（上册，第5版），高等教育出版社，2016；【2】弹性力学，李遇春编著，中国建筑工业出版社，2009。内容概述：中文：弹性力学是研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移，是土木工程专业的一门专业基础课。通过该课程的学习，可解决结构设计中所提出的强度和刚度问题。本课程的研究对象为一般形状的弹性体，是材料力学课程的进一步延伸。用更精确的数学方法，系统地研究了工程中所遇到的具有复杂形状的弹性体受力问题。英文：Thetheoryofelasticitystudiesthestress,strainanddisplacementoftheelasticbodycausedbytheexternalforceortemperaturevariation.ThiscourseisoneofthecompulsorybasiccoursesofCivilEngineeringmajor.Afterlearningthis,manyproblemsofthestrengthandstiffnessproposedinthestructuraldesigncanbesolved.Theresearchobjectofthiscourseistheelasticbodywithgeneralshapes,soitisthefurtherextensionofthecourseofmaterialmechanics.Byusingmoreaccuratemathematicalmethods,theforcedproblemsofelasticbodywithcomplexshapeswhichoccurintheengineeringpracticearesystematicallystudiedinthiscourse.

《弹性力学》课程教学大纲课程编号：04034010课程名称：弹性力学/TheoryofElasticity学分：2学时：32（课内实验(践)：0上机：0课外实践：0）适用专业：土木工程建议修读学期：6开课单位：土木工程系课程负责人：先修课程：高等数学，材料力学一、课程性质、目的与任务1.1课程性质、目的与任务《弹性力学》是土木工程专业学科的专业基础限选课。本课程的教学目的，是使学生在理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握弹性力学与有限元的基本概念、基本原理和基本方法，了解弹性体简单的计算方法和有关解答，提高分析与计算的能力，为学习有关专业课程打下初步的弹性力学基础。本课程的教学与学习着重于弹性力学的基本理论和基本知识，对工程实际中的弹性力学问题，能够分清空间问题和平面问题，平面应力问题和平面应变问题。会确定应力函数中的未知部分，会计算应力、应变和位移。具有进一步学习弹性力学其他内容和查阅结构应力分析的资料和文献的初步能力。1.2毕业要求指标点在本课程中的实现路径（1）课程目标课程目标具体内容课程目标1能正确认识弹性力学的研究对象，掌握基本的研究方法和步骤，具备阅读用弹性力学理论求解的复杂工程问题的专业文献的能力。课程目标2能熟练应用逆解法与半逆解法分析并求解直角坐标系和极坐标系下的平面问题，会确定待定系数，计算应力、应变和位移。课程目标3能应用数值方法分析并求解复杂工程问题的应力、应变和位移。掌握有限元法求解复杂工程问题的一般步骤和方法，会应用有限元软件或自己编程求解实际工程问题。（2）课程目标与毕业要求指标点对应关系序号毕业要求课程目标指标点具体内容1毕业要求1.4掌握土木工程专业的复杂工程问题的分析知识课程目标1、22毕业要求5.2能够就工程问题的需要，编制简单的计算机程序进行计算预测与分析。课程目标3二、教学内容及学时分配《弹性力学》教学内容主要包括弹性力学的研究方法和基本概念，平面问题的基本理论，用直角坐标解平面问题，用极坐标解平面问题，应力函数的差分解，位移变分解法，用有限单元法解平面问题等。《弹性力学》总学时数为32学时，其中理论教学为32学时，实验教学为0学时，上机教学为0学时；课程教学共有六章，具体内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学要求重点(☆)难点(△)学时安排实验学时上机学时课程目标备注第一章、绪论211—1弹性力学的内容B1—2弹性力学中的几个基本概念A☆作业1—3弹性力学中的基本假定B第二章平面问题的基本理论612—1平面应力问题与平面应变问题A☆2—2平衡微分方程A☆2—3平面问题中一点的应力状态C△2—4几何方程刚体位移A☆2—5物理方程B2—6边界条件A☆2—7圣维南原理及其应用A☆△作业2—8按位移求解平面问题B2—9按应力求解平面问题相容方程B2—10常体力情况下的简化应力函数A☆△第三章平面问题的直角坐标解答41、23—1逆解法与半逆解法多项式解答B3—2矩形梁的纯弯曲A☆3—3位移分量的求出B△3—4简支梁受均布荷载A☆3—5楔形体受重力和液体压力B△第四章平面问题的极坐标解答61、24—1极坐标中的平衡微分方程A4—2极坐标中的几何方程及物理方程B4—3极坐标中的应力函数与相容方程B4—4应力分量的坐标变换式C△4—5轴对称应力和相应的位移B4—6圆环或圆筒受均布压力B△4—7压力隧洞B△4—8圆孔的孔口应力集中B4—9半平面体在边界上受集中力C△4—10半平面体在边界上受分布力C△第五章用差分法和变分法解平面问题C42、35—1差分公式的推导B5—2应力函数的差分解C△5—3应力函数差分解的实例C5—4弹性体的形变势能和外力势能C△5—5位移变分方程C△5—6位移变分法C△5—7位移变分法的例题C△第六章用有限单元法解平面问题1036—1基本量及基本方程的矩阵表示A6—2有限单元法的概念A6—3单元的位移模式与解答的收敛性A6—4单元的应变列阵和应力列阵A6—5单元的结点力列阵与劲度矩阵A☆△6—6荷载向结点移置单元的结点荷载列阵A6—7结构的整体分析结点平衡方程组A例题6—8解题的具体步骤单元的划分B6—9计算成果的整理B6—10计算实例C（教学要求：A—熟练掌握；B—掌握；C—了解）三、建议实验项目及学时分配建议增加12~16课时，开展有限单元法编程实践及应用ANSYS软件求解平面问题。四、教学方法与手段以讲授弹性力学基本理论和基本知识为主，注重课堂教学内容的逻辑性和科学性，要求学生理解经典问题的解决方法和思路，并通过课后习题使学生加深对基本理论的认识和提高实际应用能力。结合平面问题有限单元法计算程序的应用实例，了解有限单元法的计算步骤和应用。五、考核方式与成绩评定标准5.1课程考核与评定方式课程考核成绩采用平时成绩加期终考试成绩相结合的方式，具体如下：课程考核成绩评定：总成绩＝平时成绩(30%)+期末考试成绩(70%)上式中，平时成绩占课程考核成绩的30%，平时成绩考核采用课堂考勤、作业、提问等相结合的方式；期终成绩考核采用闭卷考试方式，期终考试成绩占课程考核成绩的70%。且期终考试试卷对应该课程支撑毕业要求指标点的情况如下表所示：课程支撑毕业要求指标点在试卷中的相应分数指标点1.470～80指标点5.220～30总分1005.2课程评价课程评价周期定为每2年一次。设置达成度目标达成度值，采用成绩分析法进行评价。评价所需要的毕业要求及权重参见《土木工程专业课程对毕业要求的支撑及权重》，评价结果用于分析课程持续改进，并提出有效的改进措施。六、教材与主要参考书目教材：徐芝纶，弹性力学简明教程（第4版），高等教育出版社，2013参考教材：【1】徐芝纶，弹性力学（上册，第5版），高等教育出版社，2016；【2】弹性力学，李遇春编著，中国建筑工业出版社，2009。八大纲编写的依据与说明1．修订大纲的指导思想：根据高等学校土木工程本科指导性专业规范以及土木工程专业评估（认证）的目标与要求，结合本课程的性质、特点、教学的基本任务和基本要求，经学院教学委员会审定后编写。2．本课程